ptrdiff_t太小了？

Question

我一直在想：是不是ptrdiff_t應該能夠舉辦任何兩個指針定義的區別？ 當兩個指針太遠時怎么會失敗呢？ （我沒有指出任何特定語言......我指的是所有具有此類型的語言。）

（例如，當你有32位指針時，用地址0xFFFFFFFF從字節指針中減去帶地址1的指針，它會溢出符號位...）

Answer 1

不它不是。

$ 5.7 [expr.add] （來自n3225 - C ++ 0x FCD）
當減去指向同一數組對象的元素的兩個指針時，結果是兩個數組元素的下標的差異。 結果的類型是實現定義的有符號整數類型; 此類型應與<cstddef>標頭（18.2）中定義為std::ptrdiff_t類型相同。 與任何其他算術溢出一樣，如果結果不適合所提供的空間，則行為未定義。 換句話說，如果表達式P和Q分別指向數組對象的第i和第j個元素，則表達式(P)-(Q)具有值i − j條件是該值適合於std::ptrdiff_t類型的對象。 此外，如果表達式P指向數組對象的元素或者指向數組對象的最后一個元素，並且表達式Q指向同一數組對象的最后一個元素，則表達式((Q)+1)-(P)具有與((Q)-(P))+1和-((P)-((Q)+1))的值，並且如果表達式P指向一個，則值為零數組對象的最后一個元素，即使表達式(Q)+1沒有指向數組對象的元素。 除非兩個指針指向同一個數組對象的元素，或者指向數組對象的最后一個元素，否則行為是未定義的。

請注意段落中出現undefined的次數。 另請注意，如果指針指向同一對象，則只能減去指針。

Answer 2

不，因為沒有“任何兩個指針”之間的區別。 您只能減去指向同一數組元素的指針（或指向剛好超過數組末尾的位置的指針）。

Answer 3

要添加更明確的標准引用， ISO 9899:1999 §J.2/1規定：

在以下情況下，行為未定義：

[...]

- 減去兩個指針的結果在ptrdiff_t（6.5.6）類型的對象中無法表示。

Answer 4

ptrdiff_t與指針類型的大小完全相同，只要溢出語義由編譯器定義，這樣任何差異仍然可以表示。 無法保證負ptrdiff_t意味着第二個指針位於內存中比第一個更低的地址，或ptrdiff_t根本沒有簽名。

Answer 5

對於固定大小的整數運算，上/下溢在數學上是明確定義的：

(1 - 0xFFFFFFFF) % (1<<32) =
(1 + -0xFFFFFFFF) % (1<<32) =
1 + (-0xFFFFFFFF % (1<<32)) = 2

這是正確的結果！

具體來說，上溢/下溢后的結果是正確整數的別名。 事實上，每個不可表示的整數都有一個可表示的整數別名（無法區分） - 在固定大小的整數中計數到無窮大，你會像模擬時鍾的表盤一樣重復自己，圓形和圓形。

N位整數表示模2 ^ N的任何實數。 在C中，模2 ^ N寫為％（1 << 32）。

我相信C保證上溢/下溢的數學正確性，但僅適用於無符號整數。 假設簽名在/溢出下永遠不會發生（為了優化）。

在實踐中，有符號整數是兩個補碼，這在加法或減法中沒有區別，因此對於有符號整數也保證正確的欠/溢出行為（盡管不是由C）。