size_t、ptrdiff_t 和 std::vector::size()

Question

我认为用于存储指针之间差异的正确类型是ptrdiff_t 。

因此，我对我的STL （msvc 2010）实现它的std::vector::size() function 的方式感到困惑。 返回类型是size_t （据我所知，这是标准规定的），但它被计算为指针的差异：

// _Mylast, _Myfirst are of type pointer
// size_type, pointer are inherited from allocator<_Ty>
size_type size() const 
{
    return (this->_Mylast - this->_Myfirst);
}

显然，为了准确地确定size_type和pointer是什么类型，需要使用一些元魔法。 为了“确定”它们是什么类型，我检查了这个：

bool bs = std::is_same<size_t, std::vector<int>::size_type>::value;
bool bp = std::is_same<int * , std::vector<int>::pointer>::value;
// both bs and bp evaluate as true, therefore:
//   size_type is just size_t
//   pointer is just int*

用/Wall编译以下内容会给我一个有signed-to-unsigned mismatch mysize2 ，但没有警告mysize1 ：

std::vector<int> myvector(100);
int *tail = &myvector[99];
int *head = &myvector[ 0];
size_t mysize1 = myvector.size();
size_t mysize2 = (tail - head + 1);

将mysize2的类型更改为ptrdiff_t不会导致警告。 将mysize1的类型更改为ptrdiff_t会导致unsigned-to-signed mismatch 。

显然我错过了一些东西......

编辑：我不是在问如何使用强制转换或#pragma disable(xxx)来抑制警告。 我担心的问题是size_t和ptrdiff_t可能有不同的允许范围（它们在我的机器上）。

考虑std::vector<char>::max_size() 。 我的实现返回一个等于std::numeric_limits<size_t>::max()的max_size 。 由于vector::size()在转换为size_t之前创建了ptrdiff_t类型的中间值，因此这里似乎可能存在问题 - ptrdiff_t不足以容纳vector<char>::max_size() 。

Answer 1

一般来说，ptrdiff_t 是一个与 size_t 大小相同的有符号整数类型。 它必须经过签名，以便它可以代表p1 - p2和p2 - p1 。

在 std::vector 内部的特定情况下，实现者有效地从end() - begin()派生size() ) 。 由于 std::vector （连续的，基于数组的存储）的保证，结束指针的值将始终大于开始指针的值，因此不存在产生负值的风险。 事实上，size_t 总是能够表示比 ptrdiff_t 更大的正范围，因为它不必使用其范围的一半来表示负值。 实际上，这意味着在这种情况下，从 ptrdiff_t 到 size_t 的转换是一个扩大的转换，它具有明确定义（并且直观地明显）的结果。

另外，请注意这不是 std::vector 的唯一可能实现。 它可以很容易地实现为单个指针和一个保存大小的 size_t 值，将end()派生为begin() + size() 。 该实现还将解决您的max_size()问题。 实际上，max_size 永远无法实现——它需要为向量的缓冲区分配程序的整个地址空间，没有空间给 begin()/end() 指针、function 调用堆栈等。

Answer 2

在 STL 中如何实现 std::vector::size() 并没有错。 this->_Mylast - this->_Myfirst == 向量大小只是一个巧合的事实，它依赖于向量的实现方式。

加上 MSVC STL 向量实现有一个#pragma warning(disable: 4244)删除警告。