كم بايت في int و long في C++؟ المعيار يجيب بشكل غير متوقع

لغز الأحجام: لماذا يتصرف int و long بشكل مختلف على المترجمات المختلفة؟

كل من درس C++ بجدية، عاجلاً أم آجلاً، واجه هذا اللغز. تكتب كوداً بسيطاً:

#include <iostream>\n\nint main() {\n    std::cout << "حجم int: " << sizeof(int) << " بايت\\n";\n    std::cout << "حجم long: " << sizeof(long) << " بايت\\n";\n    std::cout << "حجم long long: " << sizeof(long long) << " بايت\\n";\n    return 0;\n}

تشغله على حاسوبك المحمول - تحصل على 4, 4, 8. تشغله على خادم Linux - 4, 8, 8. وعلى نظام قديم 16 بت (نعم، لا تزال هذه حية!) - 2, 4, 8. أين الخدعة؟ لماذا تسمح C++، اللغة المشهورة بقوتها وتحكمها، بهذا الغموض؟

الإجابة بسيطة ومعقدة في نفس الوقت: معيار C++ يترك عمداً أحجام الأنواع الصحيحة لتقدير التطبيق. هذا ليس خطأ، بل ميزة تسمح للغة بالعمل على أي جهاز - من المتحكمات الدقيقة إلى الحواسيب الفائقة. ولكن بالنسبة للمطور، هذا يعني شيئاً واحداً: إذا كنت تكتب كوداً قابلاً للنقل، فلا يمكنك الاعتماد على أحجام محددة.

دعنا نفهم ما يضمنه معيار C++ فعلياً (بدءاً من C++98 وحتى C++23) وكيف لا تقع في فخ الاعتماد على المنصة.

ماذا يضمن معيار C++؟ الأحجام الدنيا والتسلسل الهرمي

بدلاً من أن يقول "int هو 4 بايت"، يحدد المعيار نطاقات القيم الدنيا وتسلسلاً هرمياً صارماً للأحجام. إليك القواعد الأساسية من مسودة المعيار (القسم [basic.fundamental]):

\n
• الحجم الأدنى لـ char: 1 بايت (8 بت، على الرغم من أن البايت رسمياً في C++ يمكن أن يكون أكبر).
\n
• التسلسل الهرمي للأحجام: sizeof(char) ≤ sizeof(short) ≤ sizeof(int) ≤ sizeof(long) ≤ sizeof(long long).
\n
• الحد الأدنى للبتات:\n
  \n
  • short: 16 بت على الأقل.
  \n
  • int: 16 بت على الأقل.
  \n
  • long: 32 بت على الأقل.
  \n
  • long long: 64 بت على الأقل (أضيف في C++11).
  \n
  \n
\n
• حجم int: يوصي المعيار بأن يكون int ذا "حجم طبيعي" للهندسة المعمارية المستهدفة (عادة 4 بايت على أنظمة 32/64 بت).
\n

لاحظ: long يمكن أن يساوي int (على Windows 32 بت) أو long long (على Linux 64 بت). هذا قانوني تماماً!

مثال عملي: التحقق على نظامك

شغّل هذا الكود وقارن النتائج مع زملائك من أنظمة تشغيل مختلفة:

#include <iostream>\n#include <climits> // من أجل INT_MAX, LONG_MAX إلخ.\n\nint main() {\n    std::cout << "الأحجام بالبايت:\\n";\n    std::cout << "short: " << sizeof(short) << "\\n";\n    std::cout << "int: " << sizeof(int) << "\\n";\n    std::cout << "long: " << sizeof(long) << "\\n";\n    std::cout << "long long: " << sizeof(long long) << "\\n\\n";\n\n    std::cout << "القيم القصوى:\\n";\n    std::cout << "INT_MAX: " << INT_MAX << "\\n";\n    std::cout << "LONG_MAX: " << LONG_MAX << "\\n";\n    std::cout << "LLONG_MAX: " << LLONG_MAX << "\\n";\n    return 0;\n}

سترى أنه على Windows (MSVC) غالباً ما يساوي long 4 بايت، بينما على Linux (GCC/Clang) يساوي 8 بايت. هذا مصدر كلاسيكي للأخطاء عند نقل الكود بين المنصات.

لماذا لا يحدد المعيار الأحجام؟ السياق التاريخي

تخيل سبعينيات القرن الماضي. كانت المعالجات 8 بت، 16 بت، و 32 بت كانت بالكاد تظهر. مبتكرو لغة C (و