如何用_Generic检测任意N的_BitInt(N)与unsigned _BitInt(N)类型

问题背景 #

根据ISO/IEC 9899:2024（C23标准）6.2.5类型章节规定，_BitInt(N)是带符号位精确整数类型，不同N值对应独立的类型。用户尝试用_Generic宏编写类型检测代码，但单独使用_BitInt（不指定N）无法编译，仅指定具体N的_BitInt(N)能正常运行，因此询问是否无需枚举2到BITINT_MAXWIDTH的所有N，即可判断表达式是否为任意N的_BitInt(N)或unsigned _BitInt(N)类型。

结论与方案 #

标准C23层面的限制 #

标准C23没有提供直接匹配任意_BitInt(N)/unsigned _BitInt(N)的_Generic分支语法。因为每个不同N值的_BitInt类型都是独立的不同类型，_Generic仅支持匹配具体类型或兼容类型，没有通配符式的类型匹配机制。如果完全依赖标准语法，确实需要枚举所有可能的N值才能覆盖所有_BitInt类型。

利用编译器扩展的可行方案 #

主流编译器（如GCC、Clang）提供了内置函数可间接实现该需求，无需枚举所有N：

1. 使用__builtin_types_compatible_p判断类型兼容性
2. 结合C23标准内置宏__BITINT_WIDTH__获取_BitInt类型的宽度N

示例代码如下：

#include <stdint.h>

// 判断表达式是否为任意_BitInt(N)或unsigned _BitInt(N)类型
#define IS_BITINT(expr) \
    _Generic((expr), \
        default: 0, \
        intmax_t: __builtin_types_compatible_p(__typeof__(expr), _BitInt(__BITINT_WIDTH__(expr))) || \
                  __builtin_types_compatible_p(__typeof__(expr), unsigned _BitInt(__BITINT_WIDTH__(expr))), \
        uintmax_t: __builtin_types_compatible_p(__typeof__(expr), _BitInt(__BITINT_WIDTH__(expr))) || \
                   __builtin_types_compatible_p(__typeof__(expr), unsigned _BitInt(__BITINT_WIDTH__(expr))) \
    )

代码说明

• _Generic的default分支处理非整数类型或非_BitInt的整数类型，直接返回0
• intmax_t/uintmax_t分支覆盖_BitInt类型提升后的情况，通过__typeof__(expr)获取表达式的实际类型，再用__builtin_types_compatible_p判断该类型是否为对应宽度的_BitInt(N)或unsigned _BitInt(N)
• __BITINT_WIDTH__是C23标准宏，仅对_BitInt类型有效，返回其宽度N；对非_BitInt类型的行为由编译器定义，但在_Generic的对应分支中只会处理_BitInt提升后的类型，因此不会触发未定义行为

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Madagascar