我注意到现代 C 和 C++ 代码似乎在几乎所有地方都使用size_t
而不是int
/ ——从 C 字符串函数的参数到 STL。unsigned int
我很好奇这样做的原因及其带来的好处。
8 回答
经典 C(Brian Kernighan 和 Dennis Ritchie 在 The C Programming Language,Prentice-Hall,1978 年描述的 C 的早期方言)没有提供size_t
. 引入 C 标准委员会size_t
以消除可移植性问题
简而言之,size_t
它永远不会是负数,并且它可以最大限度地提高性能,因为它的 typedef'd 是无符号整数类型,它足够大 - 但不是太大 - 可以表示目标平台上最大可能对象的大小。
大小永远不应该是负数,并且确实size_t
是无符号类型。此外,由于size_t
是无符号的,您可以存储大约是相应有符号类型的两倍大的数字,因为我们可以使用符号位来表示幅度,就像无符号整数中的所有其他位一样。当我们获得更多位时,我们将可以表示的数字范围乘以大约两倍。
所以,你问,为什么不直接使用unsigned int
? 它可能无法容纳足够大的数字。在unsigned int
32 位的实现中,它可以表示的最大数字是4294967295
. 某些处理器,例如 IP16L32,可以复制大于4294967295
字节的对象。
所以,你问,为什么不使用unsigned long int
? 它会在某些平台上造成性能损失。标准 C 要求 along
至少占用 32 位。IP16L32 平台将每个 32 位长实现为一对 16 位字。这些平台上的几乎所有 32 位运算符都需要两条指令,甚至更多,因为它们使用两个 16 位块中的 32 位。例如,移动一个 32 位的长度通常需要两条机器指令——一条用于移动每个 16 位的块。
使用size_t
可以避免这种性能损失。根据这篇精彩的文章,“Typesize_t
是一个 typedef,它是一些无符号整数类型的别名,通常是unsigned int
or unsigned long
,但也可能是unsigned long long
。每个标准 C 实现都应该选择足够大的无符号整数——但不大于需要的整数——表示目标平台上最大可能对象的大小。”
size_t 类型是 sizeof 运算符返回的类型。它是一个无符号整数,能够以字节为单位表示主机支持的任何内存范围的大小。它(通常)与 ptrdiff_t 相关,因为 ptrdiff_t 是有符号整数值,因此 sizeof(ptrdiff_t) 和 sizeof(size_t) 相等。
在编写 C 代码时,无论何时处理内存范围,您都应该始终使用 size_t。
另一方面, int 类型基本上定义为主机可以用来最有效地执行整数运算的(有符号)整数值的大小。例如,在许多较旧的 PC 类型计算机上,值 sizeof(size_t) 将为 4(字节),但 sizeof(int) 将为 2(字节)。16 位算术比 32 位算术更快,尽管 CPU 可以处理高达 4 GiB 的(逻辑)内存空间。
仅当您关心效率时才使用 int 类型,因为它的实际精度很大程度上取决于编译器选项和机器架构。特别是 C 标准指定了以下不变量: sizeof(char) <= sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) 对程序员可用的每个精度的实际表示没有其他限制这些原始类型。
注意:这与 Java 中的不同(它实际上指定了每个类型 'char'、'byte'、'short'、'int' 和 'long' 的位精度)。
类型 size_t 必须足够大以存储任何可能对象的大小。Unsigned int 不必满足该条件。
例如在 64 位系统中 int 和 unsigned int 可能是 32 位宽,但 size_t 必须足够大以存储大于 4G 的数字
在研究该主题时,glibc 手册 0.02 的这段摘录也可能是相关的:
2.4 版之前的 GCC 的 size_t 类型和版本存在潜在问题。ANSI C 要求 size_t 始终是无符号类型。为了与现有系统的头文件兼容,GCC 在stddef.h' to be whatever type the system's
sys/types.h' 中定义了 size_t,将其定义为。大多数在 `sys/types.h' 中定义 size_t 的 Unix 系统将其定义为有符号类型。库中的一些代码依赖于 size_t 是一个无符号类型,如果它被签名将无法正常工作。
期望 size_t 为无符号的 GNU C 库代码是正确的。size_t 作为有符号类型的定义是不正确的。我们计划在 2.4 版本中,GCC 将始终将 size_t 定义为无符号类型,而fixincludes' script will massage the system's
sys/types.h' 则不会与此冲突。
同时,我们通过明确告诉 GCC 在编译 GNU C 库时对 size_t 使用无符号类型来解决这个问题。`configure' 将自动检测 GCC 用于 size_t 的类型,并在必要时安排覆盖它。
如果我的编译器设置为 32 位,size_t
那只不过是unsigned int
. 如果我的编译器设置为 64 位,size_t
那只不过是unsigned long long
.
size_t 是指针的大小。
所以在 32 位或常见的 ILP32(整数、长整数、指针)模型中 size_t 是 32 位。并且在 64 位或常见的 LP64(长指针)模型中 size_t 是 64 位(整数仍然是 32 位)。
还有其他模型,但这些是 g++ 使用的模型(至少默认情况下)