获取 C++ 中最大的有符号整数类型

Question

假设我必须接受一个大小作为处理数组的接口的参数。例如

void doSomethingRelatedToArrays(const size_t length)

在这里，我使用size_t 是出于以下考虑：

• 长度必须始终为正数
• size_t 总是类型定义为系统中最大的无符号整数类型。 std::size_t 可以存储理论上可能的任何类型对象的最大大小。

但是，我不应该在我的接口中使用无符号类型，因为客户端可以传入一个负数，该负数会隐式转换为无符号数，并且我无法在我的方法中验证它。请参阅 Scott Meyer 关于此主题的文章 here。

所以，我应该将有符号整数类型传递给 API。但是我怎样才能得到系统中最大的有符号整数类型呢？是否有任何类似于size_t 的typedef 已签名？还是我应该改用size_t？

Answer 1

最近的 C 和 C++ 标准中最大的有符号整数类型是 long long。直到有比long long 更宽的类型之前，您始终可以使用它。如果你想要更多的未来证明，请使用intmax_t。

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size_t 始终被定义为系统中最大的无符号整数类型

这完全不正确！！！ ❌

size_t 在 32 位系统中通常也是 32 位类型，这显然 不是可能的最宽类型。它只保证足以表示系统上最大对象的大小。在这种情况下，long long 显然要宽得多。在许多 16 位系统中，它只有 16 位，甚至与 long 的范围不同。

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如果需要size_t，ptrdiff_t 可以用作签名对应方。但它也不是最大的类型。

对于比PTRDIFF_MAX 短的char 数组，std::ptrdiff_t 充当std::size_t 的签名对应物：它可以存储任何类型数组的大小，并且在大多数平台上与std::intptr_t 同义

http://en.cppreference.com/w/cpp/types/ptrdiff_t

在 C++20 中引入了 std::ssize，你猜怎么着，它还使用 ptrdiff_t 作为 size_t 的签名对应项

Answer 2

但是我怎样才能得到系统中最大的有符号整数类型呢？

在 C++11 的 <cstdint> 中可以找到类型 intmax_t，它是在 C 标准 (7.20.1.5) 之后定义的：

以下类型指定有符号整数类型，能够 表示任何有符号整数类型的任何值

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是否有任何类似于 size_t 的 typedef 已签名？

不，不在 C++ 标准中。 POSIX 定义了ssize_t，但是：

• 并不是要替换 size_t（它本身也受到 POSIX 的更多限制）
• 并不意味着存储/传递负值，而是指示错误：

  ssize_t 应能够存储至少在 [-1, {SSIZE_MAX}] 范围内的值。

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所以，我应该将有符号整数类型传递给 API。 (...) 或者我应该 只用 size_t 代替？

如果您的接口旨在处理 C++ 数组，size_t 是唯一一种由标准保证能够保存任何可能的数组索引的类型。使用任何其他类型，您可能（理论上）失去了处理所有数组的能力（甚至在您链接的文章中也提到了这一点）。

因此，将size_t 用于索引目的是常见且习惯的 - 并且被许多库（包括 STL）使用。

Answer 3

使用的标准类型是std::intmax_t，它在<cstdint> 中定义。要获得最大值，您可以使用std::numeric_limits<intmax_t>::max()。

示例代码：

#include <cstdint>
#include <iostream>
#include <limits>

int main(int argc, char* argv[]) {
    std::cout << "max size = " << std::numeric_limits<intmax_t>::max() << std::endl;
}

Answer 4

size_t 的签名等价物只是 ssize_t，但这种类型在 C99 标准中没有定义，即使许多编译器都知道它。

对于 C99 标准，最大有符号整数类型定义为 intmax_t。

参考：7. 库 / 7.18 整数类型 / 7.18.1.5 最大宽度整数类型