为什么Qt在其容器类中使用有符号整数类型？

Question

为什么Qt在其容器类中使用有符号整数类型？

c++qtqt4

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问题很清楚。

我想知道为什么他们认为这会很方便，显然负索引在与其一起使用的容器中是无法使用的（例如请参见QList的文档）。

我原以为他们想要允许某种疯狂的索引方式，但似乎并不支持？

它还会生成大量（正确的）编译器警告，涉及到有符号/无符号类型之间的强制转换和比较（在MSVC上）。

总之，由于某种原因，它似乎与STL不兼容...

- rubenvb

2个回答

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由于实际上通常需要对索引执行算术运算，这意味着您可能希望创建负数临时变量。但是，当底层索引类型为无符号时，这显然是痛苦的。

使用无符号数字的唯一适当时间是进行模数算术。将“无符号”用作某种契约说明符“范围为[0...”就很笨拙，而且太粗糙，无法使用。

考虑：我应该使用什么类型来表示该数字应为介于1和10之间的正整数？为什么是0...2^x一个更特殊的范围？

- Chris Becke

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那里的“only”是一个相当强的限定词。 - Sapph

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我同意更一般的观点，即无符号类型在其常用的文档角色中被高估了。 - Steve Jessop

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@Steve 使用任何非 char 类型意味着，在有符号量环绕的时候，无符号量将会索引超过可用内存（并环绕）。无论索引是有符号还是无符号，最终结果都相同：某个“随机”的内存位置被索引。 - Chris Becke

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"size_t被认为是有害的" :P - Chris Becke

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接受，因为评论讨论非常有趣 :) - rubenvb

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- Stephen Canon · Accepted Answer

尽管我深表同情Chris的思路，但在这里我要不同意他（至少在某些方面上，我是在担任魔鬼的代言人）。对于使用无符号类型存储大小没有任何问题，甚至在某些情况下是有益的。

Chris使用有符号大小类型的理由是它们自然用作数组索引，您可能想对数组索引进行算术运算，而该算术运算可能会创建临时值为负数。

那没关系，使用无符号算术运算时也不会有任何问题，只要在比较时正确地解释您的值即可。因为无符号整数的溢出行为是完全指定的，所以临时溢出到负范围（或巨大正数）不会引入任何错误，只要在执行比较之前进行纠正即可。

有时，溢出行为甚至是可取的，因为无符号算术的溢出行为使得某些范围检查可表示为单个比较，否则需要两个比较。如果我想检查x是否在范围[a,b]内，并且所有值都是无符号的，则可以简单地执行以下操作：

if (x - a < b - a) {
}

这不适用于带符号变量；这种范围检查在大小和数组偏移量中非常常见。

之前我提到的一个好处是溢出算术具有定义的结果。如果您的索引算术溢出了带符号类型，行为是实现定义的；没有办法使您的程序可移植。使用无符号类型，这个问题就会消失。当然，这仅适用于极大的偏移量，但对于某些用途来说，这是一个问题。

基本上，对无符号类型的反对意见经常被夸大了。真正的问题是，大多数程序员并没有真正考虑他们编写的代码的确切语义，对于小的整数值，带符号类型的行为更接近他们的直觉。然而，数据大小增长得相当快。当我们处理缓冲区或数据库时，我们经常远离“小”的范围，带符号溢出比无符号溢出更难正确处理。解决方案不是“不使用无符号类型”，而是“仔细考虑您正在编写的代码，并确保您理解它”。