c++ - std::ptrdiff_t 和 std::size_t 的奇怪类型定义

Question

类型std::size_t是一个无符号类型，可以存储任何类型理论上可能的对象的最大大小，而std::ptrdiff_t是一个有符号类型可以保存两个指针之差的类型(换句话说，它应该是 C++ 中数组索引的标准整数)。 C++ 标准库已决定使用 std::size_t 进行数组索引，但通常指出 std::ptrdiff_t 是更好的选择。哪个最好是一个长期的争论，我不想在这里进入，但我一直认为第二个是第一个的未签名版本。在 macOS 上运行这个程序给

#include <cstddef>
#include <cstdio>

void f(int n) { std::printf("int"); };
void f(long n) { std::printf("long"); };
void f(long long n) { std::printf("long long"); };
void f(unsigned int n) { std::printf("unsigned int"); };
void f(unsigned long n) { std::printf("unsigned long"); };
void f(unsigned long long n) { std::printf("unsigned long long"); };

int main() {
  const std::ptrdiff_t n_ptrdiff = 0;
  const std::size_t n_size = 0;

  std::printf("std::ptrdiff_t is an alias for ");
  f(n_ptrdiff);
  std::printf("\n");

  std::printf("std::size_t is an alias for ");
  f(n_size);
  std::printf("\n");

  return 0;
}

在 64 位平台上但针对 32 位编译:

clang++ -m32 -std=c++11 type.cpp -o type-32-clang

给我以下结果:

std::ptrdiff_t is an alias for int
std::size_t is an alias for unsigned long

在这种情况下，std::size_t 不是 std::ptrdiff_t 的未签名版本，即使它们具有相同的存储大小(4 字节)。虽然符合标准，但我觉得很奇怪。

有人知道这个选择的理由吗？

Answer 1

TL;DR:为了与其他系统兼容，这样做是为了与其他系统兼容，等等。

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clang 通常会像您预期的那样为 ptrdiff_t 和 size_t 设置 signed long 和 unsigned long，但是commit "fix some differences between apple gcc and clang on darwin/x86-32" 将 ptrdiff_t 更改为 signed int 以与 gcc 兼容。如果 clang 和 gcc 在诸如此类的基本 typedef 上意见不一致，则不能让他们使用相同的 C++ 库。

gcc 对 size_t 使用 unsigned long 但对 ptrdiff_t 使用 signed int 因为这是 Apple 的贡献:commit "Add Darwin (Mac OS X kernel) native support." 显示在 gcc/config/darwin.h 中:

/* Target definitions for Darwin (Mac OS X) systems.
   Copyright (C) 1989, 1990, 1991, 1992, 1993, 2000, 2001
   Free Software Foundation, Inc.
   Contributed by Apple Computer Inc.

[...]

/* The string value for __SIZE_TYPE__.  */

#ifndef SIZE_TYPE
#define SIZE_TYPE "long unsigned int"
#endif

/* Type used for ptrdiff_t, as a string used in a declaration.  */

#undef  PTRDIFF_TYPE
#define PTRDIFF_TYPE "int" 

没有提到具体原因，但是这个文件不特定于任何处理器类型，它适用于所有 Darwin 系统，并且提交还涉及gcc/config/rs6000/rs6000.h，使得很可能是为了与 that 兼容，将其带回到 1995 年的 commit "Add preliminary V.4 and eABI support." :

/* Type used for ptrdiff_t, as a string used in a declaration.  */
#undef  PTRDIFF_TYPE
#define PTRDIFF_TYPE "int"

由于这不会重新定义 SIZE_TYPE，因此保留默认值 "unsigned long"。

gcc 不是该平台的系统编译器，因此 反过来可能是为了与 IBM 的编译器兼容。 gcc/config/rs6000/aix43.h 似乎支持:

/* AIX 4.3 typedefs ptrdiff_t as "long" while earlier releases used "int".  */

#undef PTRDIFF_TYPE
#define PTRDIFF_TYPE "long int"

回溯到更远的地方可能不会发生，因为 AIX 的历史是不公开的。