为什么在C（和C++）标准中，uintptr_t和intptr_t是可选类型？

Question

使用C99标准（及以后版本），需要在头文件<stdint.h>中提供某些类型。对于精确宽度，例如int8_t，int16_t等，它们是可选的，并且标准中解释了为什么这样做。

但是对于uintptr_t和intptr_t类型，它们也是可选的，但我没有看到它们作为必需类型而不是可选类型的原因。

- Bo R

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可能会存在硬件无法有效支持这些功能，因此标准不能要求使用它们。对于常见的平台，你可以假设它们存在 - 如果在你选择的平台上不存在，你会知道的。 - Jesper Juhl

@JesperJuhl：在我看来，这是一个值得质疑的设计决策。即使uintptr_t不够高效，拥有它也比没有更好。有些问题只能通过这种类型（以实现定义的方式）来解决。因此，优质的实现应该始终提供此类型。 - geza

@geza 如果仔细想想，使用以“实现定义”方式使用的可移植类型并没有太大意义... - Arne Vogel

@ArneVogel：看起来是个矛盾，但实际上并不是。如果uintptr_t始终可用，则使用它的程序可以更具可移植性，因为您不必担心它是否可用。在某些问题中，精确的转换并不重要。例如，异或链表。我认为高质量的实现应该做出预期的事情：例如，将1添加到TYPE *应该与将sizeof(TYPE)添加到转换后的整数相同（因此可以避免expr.add的未定义行为）。 - geza

Answer 1

在一些平台上，指针类型的大小比任何整数类型都大得多。我相信这样的平台例子包括使用虚拟指令集将所有指针定义为128位的IBM AS/400。另一个更近期的例子是Elbrus，它使用128位指针，这些指针是硬件描述符而不是普通地址。

- user7860670

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@BoR 当然可以，那么x86实模式怎么样？其中地址长度为20位，但机器字长为16位。 - Govind Parmar

@GovindParmar，仅因为x86实模式的机器字大小仅为16位，并不意味着该平台的C实现没有一个整数类型可以容纳所有指针值。事实上，“long int”和“unsigned long int”是非可选的，并且需要至少具有31和32个值位。 - John Bollinger

@Oliv: 必须有更多。2的128次方约为10的38次方。地球质量约为610^24公斤。如果我们使用非常重的原子，其中一个摩尔质量为1千克，则地球拥有610^24610^23=3.6*10^48个原子。至少，这是一个非常保守的估计。这远高于2的128次方。 :) - geza

宇宙中估计有约10^80个原子，这比2^128多了3*10^41倍。 - bolov

如果使用了有界指针或者指针被定义为对象ID、偏移量和其他相关信息的元组，以确保内存安全实现，这种情况下也同样适用。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE