将 sizeof() 的结果赋值给 ssize_t

Question

我碰巧需要将sizeof(x) 的结果与ssize_t 进行比较。

当然，GCC 给出了一个错误（幸运的是我（我使用了-Wall -Wextra -Werror）），我决定做一个宏来获得sizeof() 的签名版本。

#define ssizeof (ssize_t)sizeof

然后我可以这样使用它：

for (ssize_t i = 0; i < ssizeof(x); i++)

问题是，我对SSIZE_MAX >= SIZE_MAX 有什么保证吗？我想可悲的是，这永远不会是真的。

或者至少是sizeof(ssize_t) == sizeof(size_t)，这会减少一半的值，但仍然足够接近。

我在 POSIX 文档中没有找到 ssize_t 和 size_t 之间的任何关系。

相关问题：

What type should be used to loop through an array?

Answer 1

不保证SSIZE_MAX >= SIZE_MAX。事实上，这种情况不太可能发生，因为size_t 和ssize_t 很可能是对应的无符号和有符号类型，所以（在所有实际架构上）SIZE_MAX > SSIZE_MAX。将无符号值转换为不能保存该值的有符号类型是未定义行为。所以从技术上讲，你的宏是有问题的。

实际上，至少在 64 位平台上，如果要转换为 ssize_t 的值是实际存在的对象的大小，则不太可能遇到麻烦。但是如果对象是理论上的（例如sizeof(char[3][1ULL<<62])），你可能会得到一个不愉快的惊喜。

请注意，ssize_t 类型的唯一有效负值是 -1，这是一个错误指示。您可能会将由 Posix 定义的 ssize_t 与自 C99 以来在标准 C 中定义的 ptrdiff_t 混淆。这两种类型在大多数平台上是相同的，并且通常是对应于size_t 的有符号整数类型，但是这两种行为都没有得到任何标准的保证。但是这两种类型的语义不同，使用时应该注意：

• ssize_t 由多个 Posix 接口返回，以允许函数发出已处理字节数或错误指示的信号；错误指示必须为 -1。不期望任何可能的大小都适合ssize_t； Posix 基本原理指出：

  符合标准的应用程序将被限制为不能以大于{SSIZE_MAX} 的片段执行 I/O。

  对于大多数返回ssize_t 的接口来说，这不是问题，因为Posix 通常不需要接口来保证处理所有数据。例如，read 和write 都接受一个size_t，它描述了要读/写的缓冲区的长度，并返回一个ssize_t，它描述了实际读/写的字节数；这意味着即使有更多数据可用，也不会读取/写入超过 SSIZE_MAX 字节。但是，Posix 基本原理还指出，特定实现可能会提供允许处理更大块的扩展（“如果实现提供了扩展范围，则使用扩展的符合要求的应用程序将能够使用整个范围”），其想法是例如，实现可以通过将返回值强制转换为size_t 来指定对-1 以外的返回值进行解释。这样的扩展是不可移植的；在实践中，大多数实现确实将可以在单个调用中处理的字节数限制为可以在ssize_t 中报告的数字。

• ptrdiff_t 是（在标准 C 中）两个指针之间差异结果的类型。为了明确定义指针的减法，两个指针必须指向同一个对象，要么指向对象，要么指向紧跟在对象后面的字节。 C 委员会认识到，如果 ptrdiff_t 是 size_t 的有符号等价物，那么两个指针之间的差异可能无法表示，从而导致未定义的行为，但他们更愿意要求 ptrdiff_t 是比size_t 更大的类型。你可以对这个决定提出异议——很多人都有——但它自 C90 以来就已经存在，而且现在似乎不太可能改变。 （来自 §6.5.6/9 的当前标准措辞：“如果结果在该类型的对象中不可表示 [ptrdiff_t]，则行为未定义。”）

  与 Posix 一样，C 标准没有定义未定义的行为，因此将其解释为禁止非常大的对象中两个指针相减是错误的。始终允许实现定义标准未定义的行为的结果，因此对于实现来说，指定如果P 和Q 是指向同一对象的两个指针P >= Q 是完全有效的，那么(size_t)(P - Q) 是指针之间的数学正确差异，即使减法溢出也是如此。当然，依赖于这种扩展的代码不会完全可移植，但如果扩展足够普遍，那可能不是问题。

最后一点，使用 -1 作为错误指示（ssize_t）和指针减法的可能可转换结果（ptrdiff_t）在实践中不太可能存在size_t 和指针一样大。如果size_t 与指针一样大，那么P-Q 的数学正确值可能是(size_t)(-1)（又名SIZE_MAX）的唯一方法是P 和Q 所指的对象是大小SIZE_MAX，假设size_t 与指针的宽度相同，这意味着对象加上后面的字节占据了所有可能的指针值。这与某些指针值 (NULL) 与任何有效地址不同的要求相矛盾，因此我们可以得出结论，对象的真正最大大小必须小于 SIZE_MAX。

Answer 2

请注意，您实际上不能这样做。

x86 Linux 中可能的最大对象的大小略低于 0xB0000000，而 SSIZE_T_MAX 为 0x7FFFFFFF。

我还没有检查 read 和东西是否真的可以处理最大可能的对象，但如果它们可以这样工作：

ssize_t result = read(fd, buf, count);
if (result != -1) {
    size_t offset = (size_t) result;
    /* handle success */
} else {
    /* handle failure */
}

你可能会发现libc 被破坏了。如果是这样，如果内核是好的，这将起作用：

ssize_t result = sys_read(fd, buf, count);
if (result >= 0 || result < -256) {
    size_t offset = (size_t) result;
    /* handle success */
} else {
    errno = (int)-result;
    /* handle failure */
}

Answer 3

ssize_t 是一种 POSIX 类型，它没有被定义为 C 标准的一部分。 POSIX 定义 ssize_t 必须能够处理区间 [-1, SSIZE_MAX] 中的数字，因此原则上它甚至不需要是普通的有符号类型。这个有点奇怪的定义的原因是 ssize_t 唯一被使用的地方是作为 read/write/etc 的返回值。功能。

在实践中，它始终是与 size_t 大小相同的普通有符号类型。但是如果你想对你的类型真正迂腐，你不应该将它用于处理 IO 系统调用的返回值之外的其他目的。对于一般的“指针大小”有符号整数类型，C89 定义了 ptrdiff_t。这实际上与 ssize_t 相同。

此外，如果您查看official spec for read()，您会看到对于“nbyte”参数，它表示“如果 nbyte 的值大于 {SSIZE_MAX}，则结果是实现定义的。”。因此，即使 size_t 能够表示比 SSIZE_MAX 更大的值，使用比 IO 系统调用更大的值也是实现定义的行为（如前所述，这是唯一使用 ssize_t 的地方）。和 write() 等类似。

Answer 4

我将把它当作一个 X-Y 问题。您遇到的问题是您想将有符号数与无符号数进行比较。与其将sizeof 的结果转换为ssize_t，不如检查ssize_t 的值是否小于零。如果是，那么您知道它小于您的 size_t 值。如果没有，那么您可以将其转换为size_t，然后进行比较。

例如，下面是一个比较函数，如果有符号数小于无符号数，则返回 -1，如果相等则返回 0，如果有符号数大于无符号数，则返回 1：

int compare(ssize_t signed_number, size_t unsigned_number) {
    int ret;
    if (signed_number < 0 || (size_t) signed_number < unsigned_number) {
        ret = -1;
    }
    else {
        ret = (size_t) signed_number > unsigned_number;
    }
    return ret;
}

如果你想要的只是 < 操作的等价物，你可以用这样的东西更简单一些：

(signed_number < 0 || (size_t) signed_number < unsigned_number))

如果signed_number 小于unsigned_number，那么该行将为您提供1，并且它限制了分支开销。只需要额外的< 操作和logical-OR。