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对于指针i和j同一数组对象的元素的减法，[expr.add#5] 中的注释如下：

[ <em>注意：如果值i-j不在 type 的可表示值范围内std​::​ptrdiff_­t，则行为未定义。— <em>结束注释]

但是鉴于[support.types.layout#2]，它指出（强调我的）：

  1. 该类型ptrdiff_­t是实现定义的有符号整数类型，可以保存数组对象中两个下标的差异，如[expr.add]中所述。

结果是否甚至可能i-j不在 的可表示值范围内ptrdiff_t？

PS：如果我的问题是由于我对英语的理解不佳引起的，我深表歉意。

编辑：相关：为什么数组的最大大小“太大”？

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2 回答 2

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结果是否甚至可能i-j不在 的可表示值范围内ptrdiff_t？

是的，但不太可能。

事实上，[support.types.layout]/2除了关于指针减法的正确规则并ptrdiff_t在[expr.add]. 那么让我们看看这个部分。

[expr.add]/5

当两个指向同一个数组对象的元素的指针相减时，结果的类型是实现定义的有符号整数类型；此类型应与标题中定义的类型std​::​ptrdiff_­t相同<cstddef>。

首先，请注意，不考虑i和j是不同数组的下标索引的情况。这允许将 wherei-j视为指向下标数组元素的指针，并且是指向下标相同数组元素的指针。实际上，减去两个指向不同数组元素的指针是未定义的行为：P-QPiQj

[expr.add]/5

如果表达式P和Q分别指向同一数组对象的元素x[i]和，则表达式具有值 ；否则，行为是 undefined。x[j]xP - Qi−j

作为结论，使用前面定义的符号，i-j和P-Q被定义为具有相同的值，而后者的类型为std::ptrdiff_t。但是对于这种类型是否有可能持有这样的值，没有任何说法。然而，这个问题可以在 ; 的帮助下回答std::numeric_limits。特别是，可以检测一个数组some_array是否太大而std::ptrdiff_t无法容纳所有索引差异：

static_assert(std::numeric_limits<std::ptrdiff_t>::max() > sizeof(some_array)/sizeof(some_array[0]),
    "some_array is too big, subtracting its first and one-past-the-end element indexes "
    "or pointers would lead to undefined behavior as per [expr.add]/5."
);

现在，在通常的目标上，这通常不会发生为sizeof(std::ptrdiff_t) == sizeof(void*); 这意味着一个数组需要非常大ptrdiff_t才能溢出。但不能保证。

于 2018-03-20T09:30:32.530 回答
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我认为这是措辞的错误。

[expr.add] 中的规则继承自 C 标准中指针减法的相同规则。在 C 标准中，ptrdiff_t不需要在数组对象中保存两个下标的任何差异。

[support.types.layout] 中的规则来自Core Language Issue 1122。std::size_t它增加了和的直接定义std::ptrdiff_t，这应该是为了解决循环定义的问题。我看不出有任何理由（至少在任何官方文档中都没有提到）来std::ptrdiff_t保持数组对象中两个下标的任何差异。我猜它只是使用不正确的定义来解决循环定义问题。

作为另一个证据，[diff.library]std::ptrdiff_t没有提到C++ 和 C 中的任何区别ptrdiff_t。由于 Cptrdiff_t中没有这样的约束，所以 C++ 中std::ptrdiff_t也不应该有这样的约束。

于 2018-03-23T15:45:24.200 回答