索引数组时我应该总是使用 size_t 吗？

Question

即使数组的大小不足以超过 int 的大小，在索引数组时是否需要始终使用size_t ？

这不是关于何时应该使用size_t 。 我只是想知道，例如，一个程序是否有 2GB 的可用内存（所有这些字段都可以由 int32 索引）但是这个内存（虚拟内存）分配给了计算机的 14GB - 16GB 的“字段”内存。

如果我在这种情况下使用int32而不是size_t （或unsigned long int ）索引内存时它是否总是失败？

也许问题更多的是关于虚拟内存而不是指针。

Answer 1

size_t是一个无符号整数，能够容纳您可以分配的最大对象的大小。 它对索引很有用，因为这意味着它可以索引到您可以分配的最大数组。

这并不意味着它是索引所必需的，甚至是必须推荐的。 您可以使用任何足够大的整数类型来索引数组。 int_fast32_t可能更快， uint_least16_t在结构中可能更小，依此类推。 了解您的数据，您就可以做出明智的选择。

您应该考虑的一个问题是，在某些平台上，使用签名索引可能需要额外的符号扩展指令。 例如，这里是 x86：

// movzx eax, BYTE PTR [rcx+rdx]
// ret
char get_index(char *ptr, unsigned idx)
{
   return ptr[idx];
}

// ; sign extending idx from 32 bits to 64 bits with movsx here.
// movsx rdx, edx     
// movzx eax, BYTE PTR [rcx+rdx]
// ret
char get_index(char *ptr, int idx)
{
   return ptr[idx];
}

虚拟内存不在 C 或 C++ 的范围内。 从他们的角度来看，您只需对内存进行索引，这取决于您的平台使其工作。 实际上，您的应用程序仅使用虚拟地址； 您的 CPU/OS 在幕后将虚拟地址转换为物理地址。 这不是你需要担心的事情。

Answer 2

为了避免程序失败，程序员应该始终使用至少与size()方法返回的类型一样大的索引类型。 这确保索引永远不会溢出数组的任何可能大小。 数组的实现通常确保其运行时大小永远不会溢出size()方法返回的类型。 这意味着索引类型应该是：

• size_t在char[N] 、 uint8_t[N] 、 int[N]等情况下
• size_t在std::vector和std::list
• 在QList和QVector情况下为int
• 在位数组的情况下的任意精度整数 (aint)（如果位数组的size()方法返回 aint）
• aint 在内存中压缩数组的情况下（如果数组的size()方法返回 aint）
• aint 在数组跨越多台机器的情况下（如果数组的size()方法返回 aint）
• C++ 以外的其他语言：
  • int在java.util.Collection及其子类的情况下

总结：安全索引类型是size()方法返回的类型。

注意：如果size()方法返回无符号size_t ，则有符号int和ssize_t不是安全索引类型。 在 gcc 和 clang 的情况下，编译器标志-Wsign-compare （由-Wall启用）和-Wconversion可用于防止大多数这些情况。