类型为size_t和ptrdiff_t的变量

Question

通过阅读与 size_t 和 ptrdiff_t 相关的帖子，我想确认以下内容：

1. 如果数组的最大大小小于 1/2*(max number represent-able by size_t)，那么我可以安全地使用 ptrdiff_t 并检查同一对象的两个指针之间的相对距离吗？（由于我在谈论数组，所以“指向同一对象的指针”表示“指向同一数组的指针”）。

2. 如果我想声明一个变量来表示另一个指针的偏移量，我最好将其声明为类型 ptrdiff_t 吗？

3. 如何在 C 和 C++ 中输出类型为 size_t 和 ptrdiff_t 的变量？以下是否正确：交叉平台格式化字符串以处理类型为size_t的变量？

4. uintptr_t 只是 size_t 的另一个名称，还是应该将其用作与 size_t 不同的单独类型？

5. ssize_t 和 intptr_t 是否是 ptrdiff_t 的另一种名称，还是必须以不同的方式使用？

我开始在 Ubuntu 上使用 gcc。当使用别人的代码时，我才发现这些类型。

ADDed: 我确实希望能够使用负偏移量。 uintptr_t 和 intptr_t 使用上有任何差异吗？

- Rich

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@MooingDuck: ssize_t 是一个Posix类型 （例如，在read和write的返回类型中使用）。_ptrdiff_t_看起来像是一个打字错误。 - Mike Seymour

@MooningDuck：对于_ptrdiff_t_，我只是想尝试一下它是否被斜体化了。刚刚删除了该词周围的下划线。 - Rich

@Mike：在C或C++中，Posix类型和常规类型内置之间有什么区别？我可以互换使用吗？ - Rich

在我看来，你好像重新问了一堆已经在这里得到回答的问题，然后又问这些答案是否正确。你为什么要怀疑之前的答案？这篇文章提出了什么新的问题？ - Rob Kennedy

@MikeSeymour：根据这个页面（www.viva64.com/en/a/0050），`ptrdiff_t`似乎有一个同义词`intptr_t`。如果我想用它们来表示指针，那么`uintptr_t`和`intptr_t`有什么区别？我之所以问这个问题是因为指针没有符号，对吧？使用`uintptr_t`和`intptr_t`不会产生相同的效果吗？ - Rich

Answer 1

1: 如果一个数组的最大大小小于 1/2*(size_t 所能表示的最大值)，我可以安全地使用 ptrdiff_t 并检查指向同一对象的两个指针之间的相对距离吗？

如果 sizeof(size_t) <= sizeof(prtdiff_t)，那么是这样的。在合理的实现中应该是这种情况，但不能保证。

2: 如果我想声明一个变量来表示另一个指针的偏移量，最好将其声明为 ptrdiff_t 类型吗？

是的，这就是该类型的预期用途。

3: 如何在 C 和 C++ 中输出 size_t 和 ptrdiff_t 类型的变量？

在 C 中：

printf("%zu %td\n", size, ptrdiff);

在C++中：

std::cout << size << ' ' << ptrdiff << '\n';

4: uintptr_t是另一个名称的size_t还是应该作为与size_t不同的类型使用？

应将其视为单独的类型。uintptr_t是一种整数类型，可以包含转换为整数的任何指针值；在某些平台上可能不存在。

5: ssize_t和intptr_t是ptrdiff_t的另一个名称，还是必须以不同方式使用？

ssize_t并不是C或C++语言中的标准类型；它由Posix定义为某些函数参数和返回值的类型。最好使用ptrdiff_t，除非直接处理Posix函数。

intptr_t用于保存指针的整数表示，而不是指针之间的差异。在某些平台上，它们可能具有不同的大小，并且intptr_t可能根本没有定义，因此不能互换使用。

我想要能够使用负偏移量。是否有任何使用uintptr_t和intptr_t的区别？

不要使用这些类型来表示偏移量；使用ptrdiff_t。在特殊情况下，当您想以某种原因将指针转换为其整数表示时，请使用这些类型。

- Mike Seymour

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如果您只需要处理基指针的正偏移量（这在我所做的工作中经常发生），则可以使用size_t而不是ptrdiff_t。如果可能需要负偏移量，则应使用ptrdiff_t。 - Jonathan Leffler

在某些平台上，ptrdiff_t 可能与 intptr_t 不同；在许多平台上，它们将由相同的类型表示。 - Jonathan Leffler

当你需要使用其中之一时，你如何决定是使用intptr_t还是uintptr_t？ - user541686

@Mehrdad：如果你不对转换后的值进行算术运算，那么这就无关紧要了。如果你确实需要进行运算，那么你已经离开了理智的领域，但是无符号算术可能会稍微好一些。 - Mike Seymour

挑剔一下：如果我没记错的话，不能保证 std::cout << size << ' ' << ptrdiff << '\n'; 能正常工作。size_t 没有 ostreamable 的保证。 - L. F.

Answer 2

uintptr_t和intptr_t足够大，可以容纳任何void*指针值而不会丢失信息。它们需要能够唯一地表示程序整个地址空间中任何对象的地址，包括任何对象内的任何字节。

size_t是由sizeof运算符产生的类型；ptrdiff_t是通过减去两个指针产生的类型。它们只需要足够大以容纳单个对象。（并且可能存在一个对象非常大，使得减去指向相反端点的两个指针将溢出的情况。）

大多数当前系统具有单个整体地址空间，但C语言设计用于在不具备此类特性的系统上工作。例如，在某些系统上，最大可能的对象大小可能只是整个地址空间大小的一小部分，比较或减去指向不同对象的指针可能是没有意义的。（考虑分段寻址方案，其中指针减法和比较仅考虑地址的偏移量部分。）

- Keith Thompson

Answer 3

假设_ptrdiff_t_是一个打字错误：

1）是的。如果数组的最大大小小于SIZE_MAX/2，您可以安全地使用ptrdiff_t。
2）有时候：ptrdiff_t通常是两个指针之间的差异，而size_t是一个偏移量。重要的是size_t始终为正数，ptrdiff_t可能为负数。请注意，在某些平台上，它们的大小可能相差很大。
3）您以与输出任何其他变量类型相同的方式输出size_t和ptrdiff_t类型的变量。

size_t a = 10;
ptrdiff_t b = 20;
printf("%u %d", ((unsigned int)a), ((int)b));
std::cout << a << b;

4) uintptr_t 是一个无符号整数，至少和 int* 一样大，可以安全地对指针进行整数运算。size_t 据我所知并没有保证大小相同。
5) ssize_t 是一个非标准的 C 类型，对应于 ptrdiff_t。请使用 ptrdiff_t。（对于支持 POSIX 1003.1-1996 API 标准的平台（包括大多数类 Unix 系统），有一个名为 ssize_t 的 size_t 有符号变体可用，这不是 ANSI 或 ISO C 标准的一部分。http://en.wikipedia.org/wiki/Size_t）

- Mooing Duck

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我认为 ssize_t 对于 ptrdiff_t 来说并不是非标准的。它通常被用作从读/写例程返回的“字节数或错误”计数。 - user7116

我知道一个平台，其中size_t是16位，但ptrdiff_t是32位。此外，ssize_t是size_t的有符号等价类型。恰好在原始平台上，它与用于ptrdiff_t的底层类型相同。 - Joshua

危险：如果sizeof（size_t）或sizeof（ptrdiff_t）> sizeof（int）[两者都允许]，则您的printf无法正常工作。永远不要在没有将它们先转换为基本类型的情况下将size_t或ptrdiff_t传递给printf。 - Joshua

如果我想使用既可以是正数也可以是负数的偏移量，我应该使用 ptrdiff_t 吗？这样正确吗？我刚刚编辑了我的问题。有一个链接介绍如何输出这些类型。链接。那个特殊的格式正确吗？ - Rich

ssize_t 是 POSIX 类型；它是 read()、write() 和相关函数返回的值。 - Jonathan Leffler