char与short均为16位的C环境是否合法？特殊编译器开发疑问

一、该C环境的合法性 #

完全合法。C标准（如C17 §5.2.4.2.1）仅规定：

• CHAR_BIT（char的位数）至少为8
• short int的宽度至少为16位
  并未禁止sizeof(char)与sizeof(short)相等，也未强制要求char必须是8位。只要你的实现满足CHAR_BIT=16，且short宽度为16位，就完全符合标准要求。这类“16位char”的系统虽不符合常规PC平台的认知，但在早期大型机等特殊架构中已有先例，属于标准允许的合法实现。

二、最优解决方案 #

结合你的FPGA硬件限制（无移位/旋转指令、模拟8位操作性能暴跌），按优先级推荐以下方案：

1. 直接适配16位char的原生实现 #

放弃模拟8位char，直接将char、unsigned char映射为16位原生类型：

• 对于字节流处理场景，用uint16_t存储两个8位数据（高位+低位），提供显式的提取/合并函数（比如uint8_t get_high_byte(uint16_t)、uint16_t pack_bytes(uint8_t, uint8_t)），让代码适配这种存储方式，避免移位操作。
• 重写C标准库的字符串/内存操作函数（如strcpy、memcpy），基于16位字实现：比如strcpy每次拷贝16位字，通过判断字中是否包含16位的'\0'来终止操作，无需拆分字节。

2. 硬件补全核心移位指令（最优性价比） #

如果FPGA还有剩余逻辑资源，优先添加单位移位指令的硬件实现。哪怕仅支持1位左移/右移，也能将原本32条指令的模拟操作压缩为1条，直接将性能从2MHz拉回接近100MHz的水平。这种改动逻辑简单，资源占用极少，收益远大于软件层面的优化。

3. 编译器后端针对性优化（兼容8位代码场景） #

如果必须兼容原有8位char的代码，在编译器后端做定向优化：

• 将连续移位操作（如右移4位）转换为等价的算术运算（无符号数右移1位等价于除以2，带符号数可通过加法+除法实现），避免通用移位模拟。
• 针对常见的8位操作（提取低8位、高8位），预定义内置函数或宏，直接映射为硬件支持的16位运算组合（比如提取低8位可通过与0x00FF的16位与运算实现，无需移位）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pm100