在 C11 中是否有定义的方法来进行指针减法？

Question

有没有办法在 C11 中从另一个指针中减去一个指针并始终定义结果？

标准规定如果结果不能表示为类型 ptrdiff_t，则行为未定义。

我对依赖静态断言的解决方案持开放态度，这些断言有望在现代通用 32 位或 64 位环境中传递合理的实现。我想避免依赖于任何类型的运行时检查的解决方案。

如果指向的类型的大小大于 1，我可以静态断言 size_t 和 ptrdiff_t 具有相同数量的非填充位。这个部分解决方案依赖于我不确定的两件事，因此对此的任何反馈都将提供部分答案：

1. 在现代通用 32 位或 64 位环境的合理实现中，可以预期 ptrdiff_t 最多比 size_t 少一个值位。

2. 我对标准的理解是正确的，因为定义了两个指向大小大于 1 的对象的指针之间的差异，即使如果将指针强制转换为字符指针，相同的差异也未定义。这种理解似乎与委员会草案中的脚注 106 不一致，但我的理解是脚注不是规范性的。

Answer 1

按照标准

如果两个指针都指向同一个对象，则只能减去指针，其中包括“one-past-the-end”指针。

减去uintptr_t 或intptr_t 不一定有意义，因为再一次，根据标准，没有特定的方式必须定义从指针到整数的转换。特别是，

• 考虑分段内存模型中的远指针，其中可能有不止一种方式来表示给定地址（段 + 偏移，例如，在 x86 上）。

• 考虑带有被处理器忽略的位的指针。 （例如，摩托罗拉 68000 处理器，它有 32 位指针，但忽略高 8 位。）

因此，不幸的是，根据标准，没有办法做到这一点。

记住： size_t 是对象的最大尺寸。它不是您的地址空间的大小。 size_t 的范围小于 uintptr_t 和朋友是完全合法的。与ptrdiff_t 相同：ptrdiff_t 的范围小于uintptr_t 是完全合法的。例如，想象一个分段内存模型，您不能分配比段更大的任何东西，在这种情况下，size_t 和 ptrdiff_t 可能能够表示段的大小，但不能表示地址空间的大小。

按惯例

在您使用的计算机（现代 32 位和 64 位计算机）上，uintptr_t 将只包含指针地址。减去。这是实现定义但不是未定义的行为。

除非它们指向同一个对象，或者指向经过该对象的地址，否则不要在不强制转换的情况下减去原始指针。当您使用指针算法时，编译器可以并且将会做出别名假设。不仅你的程序“技术上”是错误的，而且编译器在这里产生错误代码的历史由来已久。

关于指向同一个对象的指针究竟意味着什么，现在有一些争论，但这个争论在我上次检查时没有解决。