c++ - 我应该更喜欢在 C++ 代码中使用小类型的 int(int8 和 int16)吗？

Question

我在一个针对嵌入式 Linux 的 C++/Qt 项目中工作，在这个项目中，我们不断地与处理器的限制“决斗”，特别是在更新用户界面中的图形时。由于这些限制(特别是我们前段时间的情况，当时情况更糟)，我总是尽可能地优化代码，如果优化成本最低的话。我所做的其中一项优化是始终针对我正在处理的情况使用正确的整数值:qint8、qint16 和 qint32，具体取决于我需要的值有多大。

但前段时间我在某处读到，与其尝试尽可能使用整数的最小大小，我应该总是更喜欢使用与我的处理器容量相关的整数值，也就是说，如果我的处理器是 32-面向位，那么即使不需要这么大的整数，我也更愿意始终使用 qint32 。一开始我不明白为什么，但是the answer to this question建议这是因为当处理器必须使用其“默认整数大小”时，处理器的性能会更高。

嗯，我不相信。首先，没有提供任何实际引用来证实这样的论点:我只是不明白为什么从 32 位内存空间写入和读取会比使用 32 位整数慢(而且给出的解释不是很容易理解) ， 顺便提一句)。其次，我的应用程序有时需要将数据从一侧传输到另一侧，例如使用 Qt 的信号和槽机制时。由于我将数据从一个点传输到另一个点，较小的数据不应该总是比较大的数据有所改进吗？我的意思是发送两个字符(不是通过引用)的信号不应该比发送两个 32 位整数更快地完成工作？

事实上，虽然“处理器说明”建议使用处理器的特性，但其他情况则相反。例如，在处理数据库时，this和 this threads 都表明使用较小版本的整数有优势(即使只是在某些情况下)。

那么，毕竟，在上下文允许或不允许的情况下，我应该更喜欢使用小型 int 类型吗？或者是否有一个案例列表，其中一种方法或另一种方法更有可能产生更好或最坏的结果？ (例如，在使用数据库时我应该使用 int8 和 int16，但在所有其他情况下我的处理器的默认类型)

作为最后一个问题:Qt 通常具有基于 int 的函数实现。在这种情况下，强制转换操作不会消除使用次要整数可能带来的任何改进吗？

Answer 1

这个问题实在是太宽泛了，没有指定具体的CPU。因为有些 32 位 CPU 有大量指令来处理较小的类型，有些则没有。一些 32 位 CPU 可以顺利处理未对齐的访问，一些会因此产生较慢的代码，还有一些在遇到它时会停止并着火。

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也就是说，首先在每个 C 和 C++ 程序中都存在标准整数提升的情况，它将隐式地将您使用的所有小整数类型转换为 int。

编译器可以自由使用标准中指定的整数提升，或将其优化掉，以产生最有效代码为准，只要结果与未优化代码相同。

隐式提升可能会创建更有效的代码，但如果程序员不了解各种隐式类型提升规则的工作原理，它也可能会产生微妙的、灾难性的错误，以及意外的类型和符号更改。可悲的是，很多想成为 C 和 C++ 程序员的人都不是。当使用更小的整数类型时，你需要成为一个比在所有地方只使用 32 位大小的变量更能干/更清醒的程序员。

因此，如果您正在阅读本文但从未听说过整数提升规则 或通常的算术转换/平衡，那么我会强烈建议您立即停止任何手动优化整数大小的尝试并转到 read up取而代之的是那些隐含的提升规则。

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如果您了解所有隐式提升规则，则可以使用较小的整数类型进行手动优化。但是使用那些给编译器最大灵 active 的。它们是:

#include <stdint.h>

int_fast8_t
int_fast16_t
uint_fast8_t
uint_fast16_t

当使用这些类型时，编译器可以自由地将它们更改为更大的类型，如果这会产生更快的代码。

上述仅依赖整数提升/表达式优化的变量之间的区别在于，对于快速类型，编译器不仅可以决定哪种类型最适合给定计算的 CPU 寄存器，还可以决定内存消耗和对齐方式分配变量。