Question

我正在调查我的团队使用size_t vs int（或long等）的标准。我看到的最大的缺点是，两个size_t对象的区别可能会导致问题（我不确定具体的问题 - 可能是某些东西没有补充，而签名/无符号会激怒编译器）。我使用V120 VS2013编译器在C ++中编写了一个快速程序，允许我执行以下操作：

#include <iostream>

main()
{
    size_t a = 10;
    size_t b = 100;
    int result = a - b;
}

该程序导致-90，虽然这是正确的，但如果size_t恰好用于复杂的数学运算，那么会让我对类型不匹配，有符号/无符号问题或者只是简单的未定义行为感到紧张。

我的问题是，使用size_t对象进行数学运算是否安全，特别是采取差异？我正在考虑使用size_t作为索引之类的标准。我在这里看到了一些关于这个主题的有趣帖子，但它们没有解决数学问题（或者我错过了它）。

What type for subtracting 2 size_t's?

typedef for a signed type that can contain a size_t?

Answer 1

这不保证可以移植，但也不是UB。代码必须无错误地运行，但生成的int值是实现定义的。因此，只要您在保证所需行为的平台上工作，这很好（只要差异可以由int表示），否则，只需在任何地方使用带符号的类型（参见最后一段）

减去两个std::size_t将产生一个新的std::size_t ^†，其值将通过换行确定。在您的示例中，假设64位size_t，a - b将等于18446744073709551526。这不适合（常用的32位）int，因此将实现定义的值分配给result。

老实说，我建议不要使用无符号整数除了有点神奇之外。标准委员会的几位成员同意我的意见：https://channel9.msdn.com/Events/GoingNative/2013/Interactive-Panel-Ask-Us-Anything 9：50,42：40,1：02：50

经验法则（从上面的视频中解读Chandler Carruth）：如果您可以自己计算，请使用int，否则请使用std::int64_t。

^†除非其转化率低于int，例如如果std::size_t是unsigned short。在这种情况下，结果是int，一切都会正常工作（除非int不宽于short）。然而

我不知道有任何平台可以做到这一点。
这仍然是特定于平台的，请参阅第一段。

Answer 2

如果你不使用size_t，你就会被搞砸了：size_t是一种用于内存大小的类型，因此保证总是足够大那个目的。（uintptr_t非常相似，但它既不是第一个这样的类型，也不是标准库使用的，也不是在没有包含stdint.h的情况下可用。）如果你使用{int 1}}，当你的分配超过2GiB的地址空间时，你可以得到未定义的行为（如果你在int只有16位的平台上，你可以获得32kiB！），即使机器有更多的内存并且你正在执行在64位模式下。

如果您需要size_t的差异可能会变为负值，请使用已签名的变体ssize_t。

Answer 3

size_t类型未签名。任何两个size_t值的减法都是定义的 - 行为

然而，首先，如果从较小的值中减去较大的值，则结果是实现定义的。结果是数学值，减少到最小的正余数模SIZE_T_MAX + 1。例如，如果size_t的最大值为65535，并且减去两个size_t值的结果为-3，则结果将为65536 - 3 = 65533。在不同的编译器或具有不同的size_t，数值将不同。

其次，size_t值可能超出int类型的范围。如果是这种情况，我们会得到强制转换产生的第二个实现定义结果。在这种情况下，任何行为都可以适用;它只需要由实现记录，转换不得失败。例如，结果可以被限制在int范围内，从而产生INT_MAX。在将较宽（或相等宽度）的无符号类型转换为较窄的有符号类型时，在两个补码机器（几乎所有）上看到的常见行为是简单的位截断：从无符号值中取出足够的位以填充有符号值，包括它的符号位。

由于两个补码的工作方式，如果原始的算术正确的抽象结果本身适合int，那么转换将产生该结果。

例如，假设在二进制补码机上减去一对64位size_t值得到抽象算术值-3，它变为正值0xFFFFFFFFFFFFFFFD 。当它被强制转换为32位int时，在许多编译器中看到的两个补码机器的常见行为是将低32位作为结果int的图像： 0xFFFFFFFD。当然，这只是32位的值-3。

结果是，您的代码事实上非常便携，因为几乎所有主流机器都是基于符号扩展和转换规则的两个补充。位截断，包括有符号和无符号之间。

除非在从无符号转换为有符号时将值加宽，否则不会发生符号扩展。因此，他遇到的一个问题是int比size_t宽的罕见情况。如果16位size_t结果为65533，由于从1中减去4，则在转换为32位int时不会产生-3;它会产生65533！

获取两个size_t对象的区别是否安全？

3 个答案: