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整型数的使用规范

C语言中的整型有很多种,到了 Objective-C 中,除了这些类型外,又加入了 NSIntenger 等。

  • short
  • int
  • long
  • long long
  • NSIntenger
  • int8_t
  • int16_t
  • int32_t
  • int64_t

取值范围

当我们需要比 int 范围更大的整型数时自然会选用 long。而 int 和 long 的位数是由编译器决定的,大部分 C/C++ 语言的编译器会根据系统的位数来决定 long 的位数。在 16 位系统下 int 为 16 位,long 为 32 位;在 32 位系统下 int 和 long 都是 32 位;在 64 位系统下 int 为 32 位,long 为 64 位。C/C++ 标准规定 int 长度不能超过 long,short 长度不能超过 int 。即 short <= int <= long。

我们不能确定自己使用的整形数的位数对程序员来说是很棘手的问题,我们不可能根据系统位数来决定使用哪种类型。这时就应该使用固定位数的 int8_t、int16_t、int32_t、int64_t。他们的范围分别对应8bit、16bit、32bit、64bit。所以,如果想要在多种平台上都获得较大的位数,则应该使用 int64_t。

在 iOS 开发中操作系统只有 32 位和 64 位两种。在这种情况下,int 的位数就变成了固定的 32 位。long long int 固定为 64位。只有 long 根据操作系统的位数改变。

NSIntenger

NSIntenger 是 Objective-C 中新的整型数,在 iOS 开发中我们也习惯使用 NSIntenger。他的源代码如下。

#if __LP64__ || (TARGET_OS_EMBEDDED && !TARGET_OS_IPHONE) || TARGET_OS_WIN32 || NS_BUILD_32_LIKE_64
typedef long NSInteger;
typedef unsigned long NSUInteger;
#else
typedef int NSInteger;
typedef unsigned int NSUInteger;
#endif

可以发现,NSIntenger 与 long 的特性相似,位数都是根据系统位数来确定。但是唯一的差距是,NSIntenger 是通过预编译来确定 NSIntenger 是重定义 int 还是 long,这在 Cocoa 的控制之下。NSInteger 的存在的原因是因为许多遗留的 API 使用不当。在 iOS 没有 64 位系统之前,如果 API 用 int 来持有有效的指针,由于指针的位数是与系统位数保持一致的。这意味在 64 位系统中该 API 的不得不从 int 改为 long 才能正确记录所有有效指针(如下代码)。如果使用 NSInteger 则无需考虑这样的问题。根据我谨慎的猜测,long 的位数与系统位数保持一致,也应该是由于这样的原因。但是相对于 NSIntenger 这种通过预编译来控制的方式,long 对于苹果来说明显更加不可控。

隐患

知道了上述这些差异后,就来举两个例子说明不了解这些差异可能带来的隐患。

用 int 储存指针地址

- (NSUInteger)hash {
    long v1 = (long)((void *)_selector);
    long v2 = (long)_target;
    return v1 ^ v2;
}

这是 YYKit 中的一段代码。这里如果使用 int 去储存函数指针地址,在64位的系统中则会有一半的地址因为越界变成 INT_MAX。

格式化 NSInteger

当我们打印或格式化 NSInteger 时可能会时而遇到这样的警告,时而又不会。

NSInteger test;
NSLog(@"%d", test);

这是因为,当我们用32位的手机(iPhone5s 以下)调试的时候,NSIntenger 其实就是int,所以没有警告。当我们拔掉数据线时,Xcode 会默认选中“Generic iOS Device”,而“Generic iOS Device”模拟的是64位的真机,这时 NSIntenger 就是 long,所以才会出现警告。当我们切换模拟器时也会出现这样的情况。这就是为什么这样的警告时而出现时而消失的原因。

占用空间

通过如下代码对各种整型的占用的大小进行打印。

short _short = 0;
int _int = 0;
long _long = 0;
long long _long_long = 0;
NSInteger _NSIntenger = 0;
int8_t _int8_t = 0;
int16_t _int16_t = 0;
int32_t _int32_t = 0;
int64_t _int64_t = 0;
NSLog(@"\nshort:%lu\n"
      "int:%lu\n"
      "long:%lu\n"
      "long long:%lu\n"
      "NSInteger:%lu\n"
      "int8_t:%lu\n"
      "int16_t:%lu\n"
      "int32_t:%lu\n"
      "int64_t:%lu\n",
      sizeof(_short),
      sizeof(_int),
      sizeof(_long),
      sizeof(_long_long),
      sizeof(_NSIntenger),
      sizeof(_int8_t),
      sizeof(_int16_t),
      sizeof(_int32_t),
      sizeof(_int64_t));

打印出来的结果如下:

64bit
short:2
int:4
long:8
long long:8
NSInteger:8
int8_t:1
int16_t:2
int32_t:4
int64_t:8

32bit
short:2
int:4
long:4
long long:8
NSInteger:4
int8_t:1
int16_t:2
int32_t:4
int64_t:8

根据打印信息我们发现 short、int 和 long long 不管在32位还是64位系统中他们的大小都是固定的。查看代码发现,其实 int16_t、int32_t、int64_t 就是简单的重定义了 short、int、long long 而已。

更多

除了这些之外,Objective-C 中还重定义了大量类似的整数类型。

typedef unsigned char                   UInt8;
typedef signed char                     SInt8;
typedef unsigned short                  UInt16;
typedef signed short                    SInt16;
#if __LP64__
typedef unsigned int                    UInt32;
typedef signed int                      SInt32;
#else
typedef unsigned long                   UInt32;
typedef signed long                     SInt32;
#endif

UInt8、SInt8、UInt16、SInt16、UInt32、SInt32 分别对应 uint8_t、int8_t、uint16_t、int16_t、NSInteger、NSUInteger。前四种相对后四种来说使用驼峰命名法,更符合Objective-C的风格。他们均在 Core Framework 中大量使用。

使用

在 iOS 开发中我们习惯使用 NSIntenger,因为 Cocoa 的 API 返回的数据类型大多是 NSIntenger。而且,如果将来 iPhone 推出了新的系统架构,NSIntenger 也可以保证你老项目中任何奇怪的代码都不会出现隐患。对于几种简单的场景,可以按照如下这样使用。

  1. 在简单的循环中建议使用int。
  2. 成员/静态/全局变量建议使用NSIntenger。
  3. 对较大范围有强制要求时可以使用int64_t。
  4. 储存颜色可以使用uint8_t。

除此之外,整型数还有很多种类型,他们都是根据C语言的基础数据类型进行重定义。使用时可以根据代码找到最终的数据类型和可能存在宏判断结合 short、int、long、long long 在32位和64位系统下大小的区别来推断他们等价的类型。

参考资料

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