索引數組時我應該總是使用 size_t 嗎？

Question

即使數組的大小不足以超過 int 的大小，在索引數組時是否需要始終使用size_t ？

這不是關於何時應該使用size_t 。 我只是想知道，例如，一個程序是否有 2GB 的可用內存（所有這些字段都可以由 int32 索引）但是這個內存（虛擬內存）分配給了計算機的 14GB - 16GB 的“字段”內存。

如果我在這種情況下使用int32而不是size_t （或unsigned long int ）索引內存時它是否總是失敗？

也許問題更多的是關於虛擬內存而不是指針。

Answer 1

size_t是一個無符號整數，能夠容納您可以分配的最大對象的大小。 它對索引很有用，因為這意味着它可以索引到您可以分配的最大數組。

這並不意味着它是索引所必需的，甚至是必須推薦的。 您可以使用任何足夠大的整數類型來索引數組。 int_fast32_t可能更快， uint_least16_t在結構中可能更小，依此類推。 了解您的數據，您就可以做出明智的選擇。

您應該考慮的一個問題是，在某些平台上，使用簽名索引可能需要額外的符號擴展指令。 例如，這里是 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];
}

虛擬內存不在 C 或 C++ 的范圍內。 從他們的角度來看，您只需對內存進行索引，這取決於您的平台使其工作。 實際上，您的應用程序僅使用虛擬地址； 您的 CPU/OS 在幕后將虛擬地址轉換為物理地址。 這不是你需要擔心的事情。

Answer 2

為了避免程序失敗，程序員應該始終使用至少與size()方法返回的類型一樣大的索引類型。 這確保索引永遠不會溢出數組的任何可能大小。 數組的實現通常確保其運行時大小永遠不會溢出size()方法返回的類型。 這意味着索引類型應該是：

• size_t在char[N] 、 uint8_t[N] 、 int[N]等情況下
• size_t在std::vector和std::list
• 在QList和QVector情況下為int
• 在位數組的情況下的任意精度整數 (aint)（如果位數組的size()方法返回 aint）
• aint 在內存中壓縮數組的情況下（如果數組的size()方法返回 aint）
• aint 在數組跨越多台機器的情況下（如果數組的size()方法返回 aint）
• C++ 以外的其他語言：
  • int在java.util.Collection及其子類的情況下

總結：安全索引類型是size()方法返回的類型。

注意：如果size()方法返回無符號size_t ，則有符號int和ssize_t不是安全索引類型。 在 gcc 和 clang 的情況下，編譯器標志-Wsign-compare （由-Wall啟用）和-Wconversion可用於防止大多數這些情況。