如何可靠检查C++数据类型的字节大小及最值限制？

由于C++数据类型的大小和限制会随架构变化，我希望确保自定义类型的准确性。我基于stdint.h定义了自定义typedef类型，最初用运行时if判断检查类型的字节大小和最值，但担心无法适配所有系统。后来改用static_assert做编译时检查，但对size_t在未知架构下的检查存在疑问，想找更优的检查方案。

自定义类型定义代码 #

#include <stdint.h>

// 更精确的大小typedef定义
typedef int8_t int8;
#define int8_min INT8_MIN
#define int8_max INT8_MAX

typedef uint8_t uint8;
#define uint8_min 0
#define uint8_max UINT8_MAX

typedef int16_t int16;
#define int16_min INT16_MIN
#define int16_max INT16_MAX

typedef uint16_t uint16;
#define uint16_min 0
#define uint16_max UINT16_MAX

typedef int32_t int32;
#define int32_min INT32_MIN
#define int32_max INT32_MAX

typedef uint32_t uint32;
#define uint32_min 0
#define uint32_max UINT32_MAX

typedef int64_t int64;
#define int64_min INT64_MIN
#define int64_max INT64_MAX

typedef uint64_t uint64;
#define uint64_min 0
#define uint64_max UINT64_MAX

// typedef size_t size;
#define size_min 0
#define size_max SIZE_MAX

原运行时检查代码 #

if (!(sizeof(int8) == 1 && int8_min == -128 && int8_max == 127))
    // 报错处理

if (!(sizeof(uint8) == 1 && uint8_max == 255))
    // 报错处理

if (!(sizeof(int16) == 2 && int16_min == -32768 && int16_max == 32767))
    // 报错处理

if (!(sizeof(uint16) == 2 && uint16_max == 65535))
    // 报错处理

if (!(sizeof(int32) == 4 && int32_min == -2147483648 && int32_max == 2147483647))
    // 报错处理

if (!(sizeof(uint32) == 4 && uint32_max == 4294967295))
    // 报错处理

if (!(sizeof(int64) == 8 && int64_min == (-9223372036854775807 - 1) && int64_max == 9223372036854775807))
    // 报错处理

if (!(sizeof(uint64) == 8 && uint64_max == 18446744073709551615))
    // 报错处理

#ifdef X64
if (!(sizeof(size_t) == 8 && size_max == 18446744073709551615))
    // 报错处理
#elif defined(X32)
if (!(sizeof(size_t) == 4 && size_max == 4294967295))
    // 报错处理
#else
    // 暂时没考虑这部分
#endif // X64

修改后的编译时检查代码 #

static_assert(sizeof(int8) == 1 && int8_min == -128 && int8_max == 127);
static_assert(sizeof(uint8) == 1 && uint8_max == 255);
static_assert(sizeof(int16) == 2 && int16_min == -32768 && int16_max == 32767);
static_assert(sizeof(uint16) == 2 && uint16_max == 65535);
static_assert(sizeof(int32) == 4 && int32_min == -2147483648 && int32_max == 2147483647);
static_assert(sizeof(uint32) == 4 && uint32_max == 4294967295);
static_assert(sizeof(int64) == 8 && int64_min == (-9223372036854775807 - 1) && int64_max == 9223372036854775807);
static_assert(sizeof(uint64) == 8 && uint64_max == 18446744073709551615);
#ifdef X64
static_assert(sizeof(size_t) == 8 && size_max == 18446744073709551615);
#elif defined(X32)
static_assert(sizeof(size_t) == 4 && size_max == 4294967295);
#else
static_assert(???);
#endif // X64

优化方案 #

1. 简化标准类型的检查 #

你基于stdint.h定义的int8/uint8等类型，stdint.h已经强制保证这些类型的大小和最值符合标准（比如int8_t一定是1字节、范围-128到127），所以针对这些类型的static_assert完全是冗余的，可以直接删除，直接依赖标准库的保证即可。

2. size_t的编译时检查优化 #

不需要依赖X64/X32这类自定义宏，直接通过匹配标准无符号整数类型来做通用检查：

// 确保size_t是标准32位或64位无符号整数
static_assert(
    (sizeof(size_t) == sizeof(uint32_t) && size_max == UINT32_MAX) ||
    (sizeof(size_t) == sizeof(uint64_t) && size_max == UINT64_MAX),
    "size_t must be either 32-bit or 64-bit unsigned integer"
);

这个断言不依赖架构宏，只要size_t是常见的32位或64位无符号类型就能通过检查，覆盖绝大多数主流架构场景。如果需要支持更罕见的架构，再根据需求扩展判断条件即可。

3. 自定义size类型的规范 #

如果要给size_t定义自定义别名，直接写：

typedef size_t size;

同时保留size_min和size_max的定义即可，上面的断言同样适用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ibrahim Ozdemir