數組索引的類型：有符號/無符號整數優勢

Question

在C ++中，數組索引的默認大小是size_t，在大多數x86-64平台上是64位無符號 64位整數。 我正在為我的高性能計算庫構建我自己的std :: vector類（其中一個主要原因是我希望這個類能夠獲取指針的所有權，std :: vector不會提供）。 對於數組索引的類型，我想要使用：

• 為size_t
• 我自己的index_t將是一個signed int或一個long signed int，具體取決於我的程序

優點或使用有符號整數優於無符號整數，例如

for (index_t i = 0; i < v.size() - 1; ++i)

工作就像是支持（使用無符號整數，當v的大小為0時，這個循環會變得瘋狂）

for (index_t i = v.size() - 1; i >= 0; --i)

像它應該的工作，以及許多其他的優點。 在性能方面，它甚至看起來好一點

a + 1 < b + 1

可以減少為帶有符號整數的<b（溢出未定義），而不是無符號整數。 唯一的優勢表現似乎是a / = 2可以簡化為無符號整數的移位操作，但不能用帶符號的整數。

我想知道為什么C ++委員會決定對size_t使用無符號整數，因為它似乎引入了很多痛苦並且只有很少的優點。

Answer 1

在標准中使用無符號類型作為索引或大小的動機是基於僅與16位機器相關的約束。 C ++中任何整數類型的自然類型都是int ，這應該是應該使用的; 正如您所注意到的那樣，嘗試在C ++中使用無符號類型作為數值充滿了問題。 如果你擔心尺寸太大而不適合int ，那么ptrdiff_t是合適的; 畢竟，這是指針或迭代器的減法結果的類型。 （事實上​​， v.size()的類型與v.end() - v.begin()不同，這實際上是標准庫中的一個設計缺陷。）

Answer 2

對我來說，無符號大小總是最有意義，因為在數組中不能有-32個元素，將大小/長度一直視為有符號數量是非常可怕的。

你提到的極端情況可以被編碼，你可以例如在輸入之前中止循環，如果v對於第一種情況是空的（開始時看起來並不常見，迭代除了最后一個之外的所有元素？）。