typedef 用于可以包含 size_t 的有符号类型？答案

【问题标题】：typedef for a signed type that can contain a size_t?typedef 用于可以包含 size_t 的有符号类型？
【发布时间】：2013-10-14 01:50:12
【问题描述】：

对于可以包含所有size_t 值的带符号类型，是否有标准（或MSVC 专有）typedef？ IE。在 64 位系统上，它将是一个 128 位有符号整数。

【问题讨论】：

糟糕，标题中的错字。我问的是签名类型。
如果你想要一个有符号类型的原因是为了重载/转义它具有特殊含义，你可以考虑boost::optional<> 包装器。
为什么是 128 位？ 65 就足够了。
好吧，你是对的，我只是假设尺寸是 2 的幂 :)
这能回答你的问题吗？ Can I use 128-bit integer in MSVC++?

标签： c++ c size-t

【解决方案1】：

通常不可能定义这样的类型。使size_t 成为支持的最大无符号类型是完全合法的，这（几乎可以肯定）意味着没有有符号类型可以保存其所有值。

ptrdiff_t 不一定足够宽。这是两个指针相减的结果，但没有什么说指针减法不会溢出。请参阅 C++ 标准的第 5.7 节：

当两个指向同一个数组对象的元素的指针相减时，结果是两个数组的下标之差元素。结果的类型是实现定义的有符号整型；此类型应与定义为的类型相同 std::ptrdiff_t 在 <cstddef> 标头 (18.2) 中。与任何其他算术溢出，如果结果不适合提供的空间，行为未定义。

最大的有符号类型是intmax_t，在<stdint.h> 或<cstdint> 中定义。这是 C99 的一个特性，C++11 是第一个包含 C99 标准库的 C++ 标准，所以你的编译器可能不支持它（MSVC 很可能不支持）。如果有一个有符号类型的宽度足以容纳size_t 类型的所有可能值，那么intmax_t 就是（尽管可能有一个更窄的有符号类型也符合条件）。

您还可以使用long long，它是一种保证至少为64 位的有符号类型（很可能与intmax_t 相同）。即使它的宽度不足以容纳size_t 类型的所有可能值，它也几乎肯定会容纳size_t 类型的所有相关值——除非您的实现实际上支持大于8 艾字节的对象（即 8192 PB 或 8388608 TB）。

（注意，我使用的是“exa-”、“peta-”和“tera-”的二进制定义，它们的有效性值得怀疑。）

【讨论】：

"而 MSVC 很可能不会" - 作为旁注，新的整数类型确实是 MSVC 为数不多的 C++11 特性之一 标准库自 2010 以来就有。
此外，如果您不确定在给定平台上要获得什么尺寸，请添加：static_assert(sizeof(intmax_t) > sizeof(size_t), "Can't get a signed type guaranteed to hold a size_t");，这样编译器会在您可能遇到麻烦时警告您.

【解决方案2】：

如果您想要一个可以包含系统最大值的标准类型，那么<cstdint>（C++11 起）可能会有所帮助。

在该标头中有一个 typedef 保存最大宽度整数类型，类型为intmax_t。有符号整数的intmax_t 和无符号整数的uintmax_t 是架构完全支持的最大整数。

所以，假设你在 64 位架构中，如下指令：

std::cout << "intmax_t is same int64_t? "
          << (std::is_same<intmax_t, int64_t>::value ? "Yes" : "No");

将输出：

intmax_t 是否与 int64_t 相同？是的

Live demo.

希望对你有帮助。

【讨论】：

不是 size_t 的签名版本。 intmax_t 在 x64 上是 8 字节（与 size_t 相同），但在 32 位上也是 8 字节，而在这种情况下 size_t 是 4 字节。

【解决方案3】：

我假设您需要这种类型来进行某种指针运算。除了std::ptrdiff_t，您不太可能需要其他任何东西。这将在现代机器上发挥作用的唯一情况是当您处于 32 位模式并且您正在处理超过 2^31 字节的数据集时。（如果没有特殊工作，这甚至在 Windows 上都不可能。）您将无法同时使用两个该大小的数组。在这种情况下，您可能无论如何都应该在 64 位模式下工作。

在 64 位模式下，以目前的内存发展速度，在未来 40 年左右的时间里，它很可能不会成为问题。当它成为一个问题时，然后在 128 位模式下编译你的代码，它会继续运行。 ;)

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您想要一个可以将std::size_t 的每个值作为正值的有符号类型，我不知道有什么办法。假设您有相同的位数，存储符号需要一位信息，所以新的最大值是旧的一半。另一方面，使用该位的值的上半部分只是包裹在负数中，因此您始终可以回滚。

真的，您可能需要将高无符号/负符号值与其他值分开，无论您将它们投射到何处。如果无符号 0 <= x < M/2 <= y <= M 映射到 0 <= (x, y & (M/2)) < M/2，则每个值都会被计算在内，但不会在任一方向上包装为 x 或 y。如果签名的-M/2 <= y < 0 <= x < M/2 映射到0 <= (x, y+M/2) < M 也是一样的。

这样您就知道何时x < 0 或y > M/2 超出了转换回的范围，但同时您可以进行比较，如无符号y(M) < y(M)+1 或有符号x(0) > x(0)-1，通常在包装后失败，如@ 987654330@、M > M+1 = 0等

为了记录，我相信std::size_t 的对应签名类型是最好的计算方法，std::make_signed_t<std::size_t>。目前它很可能是来自unsigned long long 的long long，但我不知道它有多普遍，或者它是否会改变。无论如何，我建议使用std::numeric_limits<T> 从那里检查最小值/最大值。

【讨论】：