C++ 的可移植性和跨平台开发[4]:硬件体系

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★基本类型的大小
★字节序
★内存对齐
★移位操作

这次聊的话题主要是和硬件体系有关的。比如你的程序需要支持不同类型的 CPU(x86、SPARC、PowerPC),或者是同种类型不同字长的 CPU(比如 x86、amd64),这时候你就需要关心一下硬件体系的问题。

★基本类型的大小

C++ 中基本类型的大小(占用的字节数)会随着 CPU 字长的变化而变化。
所以,假如你要表示一个 int 占用的字节数,千万不要直接写“4”(顺便说一下,直接写“4”还犯了 Magic Number 的大忌,详见这篇),而应该写“sizeof(int)”;
反过来,如果你要定义一个大小【必须】为4字节的有符号整数,也不要直接用 int,而要用预先 typedef 好的【定长】类型(比如 boost 库提供的 int32_t、ACE 库提供的 ACE_INT32 …)。
差点忘了,指针的大小也有上述的问题,也要小心。

★字节序

如果你没听说过“字节序”这玩意儿,请看“维基百科”。
通俗地打个比方,在一个大尾序的机器上有一个4字节的整数 0x01020304,通过网络或者文件传到一台小尾序的机器上就会变成 0x04030201;据说还有一种中尾序的机器(不过我没接触过),上述整数会变成 0x02010403。
如果你编写的应用程序中涉及网络通讯,一定要在记得进行主机序和网络序的翻译;如果涉及跨机器传输二进制文件,也要记得进行类似的转换。

★内存对齐

如果你不晓得“内存对齐”是什么东东,请看“维基百科”。
简单来说,出于 CPU 处理上的性能考虑,结构体中的数据不是紧挨着的,而是要空开一些间隔。这样的话,结构体中每个数据的地址正好都是某个字长的整数倍。
由于 C++ 标准中没有定义内存对齐的细节,因此,你的代码也不能依赖对齐的细节。凡是计算结构体大小的地方,都老老实实写上 sizeof()。
有些编译器支持 #pragma pack 预处理语句(可以用来修改对齐字长),不过这种语法【不是】所有编译器都支持,要慎用。

★移位操作

对于有符号整数的右移操作,有些系统默认使用算数右移(最高的符号位不变),有些默认使用逻辑右移(最高的符号位补0)。所以,【不要】对【有符号】整数进行【右移】操作。
顺便说一下,即使没有移植性问题,代码中也尽量少用移位运算符。那些企图用移位运算来提高性能的同学更要注意了,这么干不但可读性很差,而且吃力不讨好 — — 如今的编译器,只要不太弱智,都会自动帮你搞定这种优化,无须程序员来操心。

下一个帖子,准备聊一下“操作系统相关的跨平台问题”。

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