我如何构造一个与 scanf("%zn") 一起使用的“signed size_t”？

Question

我尝试使用此程序获取读取为size_t的字符数：¹

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    size_t i;
    sscanf("abc", "%*s%zn", &i);
    printf("%zu", i);
}

GCC 12 对此发出警告：

scanf.c: In function ‘main’:
scanf.c:7:25: warning: format ‘%zn’ expects argument of type ‘signed size_t *’, but argument 3 has type ‘size_t *’ {aka ‘long unsigned int *’} [-Wformat=]
    7 |     sscanf("abc", "%*s%zn", &i);
      |                       ~~^   ~~
      |                         |   |
      |                         |   size_t * {aka long unsigned int *}
      |                         long int *
      |                       %ln

这样做是正确的²； 在C17 标准草案，第 234 页，我们读到（我强调的）

不消耗任何输入。 相应的参数应是指向带符号integer 的指针，其中将写入到目前为止通过调用fscanf function 从输入 stream 读取的字符数。

较早的标准包含类似的措辞。

那么我如何（可移植地）为这个转换创建一个带符号的size_t等价物？

在 C++ 中，我可以使用std::make_signed_t<std::size_t> ，但这显然不是 C 代码的选项。 没有它，似乎%zn转换在 C 中不可用。

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¹ 产生这种情况的真实案例来自审查Simple photomosaic generator ，我们想要一种更通用的strto()形式，因此需要%n来确定转换的结束。 我知道我们可以对所有人使用纯int 在这里，但想在报告为错误之前检查预期的行为。

² 除了调用所需的类型signed size_t *之外，这显然不是有效的 C 类型名称。

Answer 1

我如何构造一个与scanf("%zn")一起使用的“signed size_t”？

你真倒霉。 自 C17 起

z指定后面的 d、i、o、u、x、X 或 n 转换说明符适用于类型指针指向size_t或相应的有符号 integer 类型的参数。 C17dr § 7.21.6.2 11

n不消耗任何输入。 相应的参数应为指向已签名integer 的指针。 C17dr § 7.21.6.2 12

而size_t是无符号类型。

然而 C 从未详细说明如何制作相应的签名 integer 类型。

标准C中没有指定size_t对应的有符号类型。

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备择方案：

• 使用"%n", &int_object然后使用size_t i = (unsigned) int_object; . （重要的）

• 使用"%jn", &intmax_t_object然后size_t i = (size_t) intmax_t_object; .

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如果按 typedef a signed_size_t ，以下应该可以移植地工作，但你是靠你自己的。

#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <limits.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>

#if SIZE_MAX == UINT_MAX
  typedef int signed_size_t;
#elif SIZE_MAX == ULONG_MAX
  typedef long signed_size_t;
#elif SIZE_MAX == ULLONG_MAX
  typedef long long signed_size_t;
#elif SIZE_MAX == UINTMAX_MAX;
  typedef intmax_t signed_size_t;
#elif SIZE_MAX == USHRT_MAX
  typedef short signed_size_t;
#else
  #error Strange `size_t`.
#endif

_Static_assert(sizeof(size_t) == sizeof(signed_size_t), "Strange size_t");

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关于非标准ssize_t

ssize_t不是相应签名的 integer 类型的特定匹配项。

即使是The Open Group Base Specifications Issue 7, 2018 edition也有：

ssize_t
这旨在成为size_t的签名模拟。 这样的措辞使得实现可以选择使用更长的类型或简单地使用作为size_t基础的类型的签名版本。 ...

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类似问题How to use "zd" specifier with printf() ? .

Answer 2

在 POSIX 或 C 标准的任何版本中，“signed size_t ”实际上并不作为标准定义类型存在。

POSIX ssize_t被指定为“类型ssize_t应至少能够存储[-1, {SSIZE_MAX}]范围内的值。”，因此即使ssize_t可用，它也不严格适合用作“带符号的size_t ”价值。

虽然没有类型保证足够大以在严格符合的代码中保存“signed size_t ”类型的值，但在我所知道的所有平台上，标准类型long long int在我看来是最多的“未来证明”。 （ size_t大于unsigned long long int的几率在 IMO 中可能介于零和无穷小之间，但我认为 C 标准的任何版本都不排除这一点。）

在我撰写本文时，据我所知，没有平台使用大于 64 位的size_t值，并且long long int保证至少为 64 位，因此它足够大。

int64_t似乎是一个不错的选择，但如果系统的size_t大于 64 位，则int64_t会失败。 我怀疑size_t大于 64 位的任何系统实现都可能扩展long long int以匹配。

你总是可以在你的代码中添加这样的东西来保护你自己

#if SIZE_MAX > ULLONG_MAX
#error size_t larger than unsigned long long int
#endif

没关系，使用" %lld..."格式说明符扫描long long int比使用" " SCNd64 "..."宏扫描int64_t更容易...

如果你真的想创建一个“匹配有符号size_t ”类型，你可以扩展在#if阶梯中使用SIZE_MAX ，将它与各种U*MAX值进行比较以找到“最正确”匹配有符号 integer 类型以在typedef中使用. 但是你必须创建自己的scanf() （也许还有printf()宏）。

或者...

或者您可以迂腐地玩火，在 POSIX 系统上使用ssize_t ，并在非 POSIX 系统上创建您自己的ssize_t 。 IME 没有ssize_t实现实际上不充当“带符号的size_t ”值。