C语言中的size_t和ssize_t类型如何表示负数值？

Question

size_t 声明为 unsigned int，因此它不能表示负值。
因此有 ssize_t，它是 size_t 的 有符号 类型，对吗？
这是我的问题：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>

int main(){
size_t a = -25;
ssize_t b = -30;
printf("%zu\n%zu\n", a, b);
return 0;
}

为什么我收到了以下错误信息：

18446744073709551591
18446744073709551586

作为结果？
我知道使用 size_t 可能是可行的，因为它是一个无符号类型，但为什么在使用 ssize_t 时我也得到了错误的结果？

- polslinux

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你使用了错误的格式说明符。 - Mysticial

ssize_t 不是标准 C 的一部分，它来自 POSIX。在标准 C 中最接近 ssize_t 的类型是 ptrdiff_t。 - Jens Gustedt

size_t是一种无符号整数类型，但通常不是unsigned int。通常等同于unsigned long或unsigned long long。 - Adrian McCarthy

Answer 1

在第一种情况下，你正在给一个无符号类型赋值 - a。在第二种情况下，你正在使用错误的格式说明符。第二个说明符应该是%zd而不是%zu。

- cnicutar

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ssize_t 是否定义为与 size_t 相同的大小？如果不是，"%zd" 不是可移植的答案。建议使用 printf("%jd\n", (intmax_t) b);。 - chux - Reinstate Monica

@chux %zd是为ssize_t指定的说明符。后续的整数转换对应于size_t或ssize_t参数。 - cnicutar

@chux 我引用了一份有关 printf 的 Linux man 手册。标准文档 也提到了它，只是没有那么清楚明确。 - cnicutar

@cnicutar 再次感谢：我在 Google 上搜索了“printf 的 Linux man 手册”并找到了它。请注意：提供的链接（Open Group Base Specification）上没有关于 ssize_t 的内容。 - chux - Reinstate Monica

@cnicutar 迟来的回复，但我并不认为“a signed integer type corresponding to a size_t argument”明确指代ssize_t。ssize_t的定义从未将其与size_t以任何方式联系起来。整个定义仅仅是：“用于字节计数或错误指示。”和“类型ssize_t应能够存储至少在范围[-1，{SSIZE_MAX}]内的值。”而SSIZE_MAX的定义是循环的。 - Andrew Henle

Answer 2

首先，您应该检查这两种类型的实际大小。以下代码片段类似于此：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
  printf( "sizeof(  size_t ) = %d bytes\n",(int) sizeof( size_t) );
  printf( "sizeof( ssize_t ) = %d bytes\n",(int) sizeof( ssize_t) );
  return 0;
}

我在两种情况下都得到了"8字节"，这与long int和long long int相同，是最大的本机整数值。

当大小相同时（它们应该始终如此），size_t的"绝对值可以比ssize_t大2倍"，而后者可以具有带符号（即正或负）值。

如果它们不同，则较大的一个将更大，并且因此可以容纳更大的值。

但最终，ssize_t和size_t是两种不同的类型，用于"谈论"大小、长度、内存量等等。

前者只是为了获得所需的信号来表示某种错误而放弃了1位的值。

最后，这两种类型并不可互换，至少不总是。 当大小可以超过2^63个字节/项时，差异是明显的。 size_t不会溢出，而ssize_t会。

在"正常"情况下，您可以从一种类型转换为另一种类型。 对于我之前提到的情况，您永远不应混合使用它们。

作为参考，strlen（）和malloc（）都使用size_t，而read（）和readv（）都使用ssize_t。

因此，ssize_t 不是 size_t的有符号版本，因为在ssize_t中存在无法映射到size_t（如-1）的值，反之亦然。并且库函数使用其中一种类型。

然后，对于您的问题，您看到的两个数字相差5个单位，这正是您所期望的。您看到的是将这两个变量视为unsigned long时的值。尝试将它们作为signed long（%ld）打印，以便仍然可以看到符号。

- EnzoR

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注意：Linux程序员手册PRINTF（3）中确实有“z：后面的整数转换对应于_size_t_或_ssize_t_参数”。 - chux - Reinstate Monica

尽管措辞有些不当，z是一个长度修饰符，而不是转换说明符。在我看来，根据它们的特定用途和含义，我会使用%ld或%lu。但这也取决于个人口味。 - EnzoR

"它们具有不重叠的领域。" - 错误，它们重叠，数字0、1、2、3...在重叠部分中。 - M.M

啊啊啊！:-D当然。我的意思是函数要么使用size_t，要么使用ssize_t，从不同时使用。 - EnzoR

Answer 3

为什么我即使使用 ssize_t 也得到了错误的结果？请使用：

ssize_t b = -30;
printf("%jd\n", (intmax_t) b); 

使用匹配说明符，对于负的ssize_t不是%zu，也绝对不是"%zd"。
如何在printf()中使用“zd”说明符？。

ssize_t b = -30;
printf("%zu\n", b);  // problem.

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ssize_t没有C指定的打印格式说明符。 C甚至没有指定ssize_t。

C的各种扩展确实指定了ssize_t，在Linux的情况下，打印说明符也是如此。 {{link1：Linux程序员手册}}中有：

z：后面的整数转换对应于size_t或ssize_t参数"，

printf("%zd\n", b);  // OK for that Linux

POSIX B.2.12 数据类型具有以下内容：

ssize_t这是size_t的带符号模拟。措辞是这样的，实现可以选择使用更长的类型或者只是使用size_t的底层类型的带符号版本。

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由于 ssize_t 可能（不常见地）比 size_t 更宽，使用 "%zd" 可能会引发未定义行为（UB）。自 C99 以来，将其转换为最宽的标准有符号类型 intmax_t 并打印就足够简单了。

printf("%jd\n", (intmax_t) b);  // OK for general use

- chux - Reinstate Monica

Answer 4

由于 size_t 是无符号的，所以会发生溢出 当你试图将 size_t 设置为 (-val) 时， 你会得到溢出并得到 SIZE_T_MAX - val

例如： size_t val = -20; //val == 18446744073709551615 - 20;

- Bro