ptrdiff_t太小了？

Question

我一直想知道：ptrdiff_t是不是应该能够按照定义保存任何两个指针的差异？当两个指针太远时怎么会失败呢？ （我没有指出任何特定语言......我指的是所有具有此类型的语言。）

（例如，当你有32位指针时，用地址1从字节指针中减去地址为0xFFFFFFFF的指针，它会溢出符号位...）

Answer 1

不，不是。

  

$ 5.7 [expr.add] （来自n3225 - C ++ 0x FCD）
  当减去指向同一数组对象的元素的两个指针时，结果是两个数组元素的下标的差异。结果的类型是实现定义的有符号整数类型;此类型应与std::ptrdiff_t标题（18.2）中定义为<cstddef>的类型相同。与任何其他算术溢出一样，如果结果不适合所提供的空间，则行为未定义。   换句话说，如果表达式P和Q分别指向数组对象的i - 和j - 元素，则表达式{{1如果值适合类型为(P)-(Q)的对象，则值为i − j。此外，如果表达式std::ptrdiff_t指向数组对象的元素或指向数组对象的最后一个元素，并且表达式P指向同一数组对象的最后一个元素，表达式Q与((Q)+1)-(P)和((Q)-(P))+1具有相同的值，如果表达式-((P)-((Q)+1))指向数组对象的最后一个元素之后，则表达式为零，即使表达式P不指向数组对象的元素。除非两个指针指向同一个数组对象的元素，或者指向数组对象的最后一个元素，否则行为是未定义的。

请注意段落中(Q)+1出现的次数。另请注意，如果指针指向同一对象，则只能减去指针。

Answer 2

不，因为“任何两个指针”之间没有区别。您只能减去指向同一数组元素的指针（或指向数组末尾的位置的指针）。

Answer 3

要添加更明确的标准报价，ISO 9899:1999 §J.2/1说明：

  

在以下情况下，行为未定义：

     

[...]

     

- 减去两个指针的结果在类型的对象中无法表示   ptrdiff_t（6.5.6）。

Answer 4

如果编译器定义了溢出语义，那么ptrdiff_t与指针类型的大小完全相同，这样任何差异仍然可以表示。无法保证负ptrdiff_t意味着第二个指针位于内存中比第一个更低的地址，或者ptrdiff_t完全被签名。

Answer 5

对于固定大小的整数运算，上/下流在数学上是明确定义的：

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

这 是正确的结果！

具体地说，上溢/下溢后的结果是正确整数的别名。实际上，每个不可表示的整数都有一个可表示的整数别名（无法区分） - 在固定大小的整数中计数到无穷大，你会重复自己，像模拟时钟表盘那样圆形和圆形。

N位整数表示模2 ^ N的任何实数。在C中，模2 ^ N被写为％（1 <＆lt; 32）。

我相信C保证上溢/下溢的数学正确性，但仅适用于无符号整数。假定签名在/溢出下永远不会发生（为了优化）。

实际上，有符号整数是二进制补码，这在加法或减法方面没有区别，因此对于有符号整数也保证正确的欠/溢出行为（尽管不是C）。