size_t vs uintptr_t

Standar C menjamin itu size_tadalah tipe yang dapat menampung indeks array apa pun. Ini berarti bahwa, secara logis, size_tharus dapat menahan semua jenis pointer. Saya telah membaca di beberapa situs yang saya temukan di Google bahwa ini legal dan / atau harus selalu berfungsi:

void *v = malloc(10);
size_t s = (size_t) v;

Jadi di C99, standar memperkenalkan intptr_tdan uintptr_tjenis, yang ditandatangani dan jenis yang tidak ditandatangani dijamin untuk dapat menahan pointer:

uintptr_t p = (size_t) v;

Jadi apa perbedaan antara menggunakan size_tdan uintptr_t? Keduanya tidak ditandatangani, dan keduanya harus dapat menahan jenis pointer apa pun, sehingga keduanya tampak identik secara fungsional. Apakah ada alasan kuat yang nyata untuk menggunakan uintptr_t(atau lebih baik, a void *) daripada a size_t, selain kejelasan? Dalam struktur buram, di mana lapangan hanya akan ditangani oleh fungsi internal, adakah alasan untuk tidak melakukan ini?

Dengan cara yang sama, ptrdiff_ttelah menjadi tipe bertanda yang mampu menahan perbedaan pointer, dan karenanya mampu menahan sebagian besar pointer, jadi bagaimana bedanya intptr_t?

Bukankah semua tipe ini pada dasarnya melayani versi yang berbeda dari fungsi yang sama? Jika tidak, mengapa? Apa yang tidak bisa saya lakukan dengan salah satu dari mereka yang saya tidak bisa lakukan dengan yang lain? Jika demikian, mengapa C99 menambahkan dua jenis dasarnya tidak berguna untuk bahasa?

Saya bersedia untuk mengabaikan fungsi pointer, karena mereka tidak berlaku untuk masalah saat ini, tetapi jangan ragu untuk menyebutkannya, karena saya memiliki kecurigaan menyelinap mereka akan menjadi pusat jawaban "benar".

size_tadalah tipe yang bisa menampung indeks array apa pun. Ini berarti bahwa, secara logis, size_t harus dapat menampung semua jenis pointer

Belum tentu! Kembalilah ke masa arsitektur 16-bit tersegmentasi misalnya: sebuah array mungkin terbatas pada satu segmen (jadi 16-bit size_takan melakukannya) TETAPI Anda dapat memiliki beberapa segmen (jadi intptr_tdibutuhkan jenis 32-bit untuk memilih segmen serta offset di dalamnya). Saya tahu hal-hal ini terdengar aneh pada hari-hari ini dengan arsitektur yang tidak beraturan yang dapat dialamatkan secara seragam, tetapi standar HARUS melayani variasi yang lebih luas daripada "apa yang normal pada tahun 2009", Anda tahu! -)

Mengenai pernyataan Anda:

"Standar C menjamin bahwa itu size_tadalah tipe yang dapat menyimpan indeks array apa pun. Ini berarti bahwa, secara logis, size_tharus dapat menahan tipe pointer apa pun."

Ini sebenarnya sebuah kesalahan (kesalahpahaman yang dihasilkan dari alasan yang salah) ^(a) . Anda mungkin berpikir yang terakhir mengikuti dari yang pertama tetapi sebenarnya tidak demikian.

Pointer dan indeks array bukan hal yang sama. Sangat masuk akal untuk membayangkan implementasi yang sesuai yang membatasi array menjadi 65536 elemen tetapi memungkinkan pointer untuk menunjuk nilai apa pun ke dalam ruang alamat 128-bit yang besar.

C99 menyatakan bahwa batas atas suatu size_tvariabel didefinisikan oleh SIZE_MAXdan ini bisa serendah 65535 (lihat C99 TR3, 7.18.3, tidak berubah dalam C11). Pointer akan sangat terbatas jika mereka terbatas pada kisaran ini dalam sistem modern.

Dalam praktiknya, Anda mungkin akan menemukan bahwa asumsi Anda berlaku, tetapi itu bukan karena standar menjaminnya. Karena sebenarnya tidak menjamin itu.

^(a) Ngomong-ngomong, ini bukan bentuk serangan pribadi, hanya menyatakan mengapa pernyataan Anda salah dalam konteks pemikiran kritis. Misalnya, alasan berikut juga tidak valid:

Semua anak anjing lucu. Benda ini lucu. Karena itu makhluk ini pasti anak anjing.

Kelucuan atau sebaliknya dari anak-anak anjing tidak ada hubungannya di sini, semua yang saya nyatakan adalah bahwa kedua fakta tidak mengarah pada kesimpulan, karena dua kalimat pertama memungkinkan adanya hal-hal lucu yang bukan anak - anak anjing.

Ini mirip dengan pernyataan pertama Anda yang belum tentu mengharuskan yang kedua.

Saya akan membiarkan semua jawaban lain berdiri sendiri mengenai alasan dengan batasan segmen, arsitektur eksotis, dan sebagainya.

Bukankah perbedaan sederhana dalam alasan cukup untuk menggunakan jenis yang tepat untuk hal yang tepat?

Jika Anda menyimpan ukuran, gunakan size_t. Jika Anda menyimpan pointer, gunakan intptr_t. Seseorang yang membaca kode Anda akan langsung tahu bahwa "aha, ini adalah ukuran sesuatu, mungkin dalam byte", dan "oh, inilah nilai pointer yang disimpan sebagai integer, untuk beberapa alasan".

Kalau tidak, Anda bisa menggunakan unsigned long(atau, di zaman modern di sini unsigned long long) , untuk semuanya. Ukuran bukanlah segalanya, ketikkan nama mengandung arti yang berguna karena membantu menjelaskan program.

Mungkin saja ukuran array terbesar lebih kecil dari sebuah pointer. Pikirkan arsitektur tersegmentasi - pointer mungkin 32-bit, tetapi satu segmen mungkin hanya mampu mengatasi 64KB (misalnya arsitektur real-mode 8086).

Meskipun ini tidak umum digunakan dalam mesin desktop lagi, standar C dimaksudkan untuk mendukung bahkan arsitektur kecil khusus. Masih ada embedded system yang sedang dikembangkan dengan CPU 8 atau 16 bit misalnya.

Saya akan membayangkan (dan ini berlaku untuk semua jenis nama) bahwa lebih baik menyampaikan niat Anda dalam kode.

Sebagai contoh, meskipun unsigned shortdan wchar_tmemiliki ukuran yang sama pada Windows (saya pikir), menggunakan wchar_tbukannya unsigned shortmenunjukkan niat bahwa Anda akan menggunakannya untuk menyimpan karakter yang luas, daripada hanya beberapa nomor acak.

Melihat ke belakang dan ke depan, dan mengingat bahwa berbagai arsitektur aneh tersebar di lanskap, saya cukup yakin mereka mencoba untuk membungkus semua sistem yang ada dan juga menyediakan untuk semua sistem yang mungkin di masa depan.

Begitu yakin, cara penyelesaiannya, sejauh ini kami membutuhkan tidak banyak jenis.

Tetapi bahkan di LP64, sebuah paradigma yang agak umum, kami membutuhkan size_t dan ssize_t untuk antarmuka panggilan sistem. Orang bisa membayangkan warisan yang lebih terbatas atau sistem masa depan, di mana menggunakan tipe 64-bit penuh itu mahal dan mereka mungkin ingin menyodok pada I / O ops lebih besar dari 4GB tetapi masih memiliki pointer 64-bit.

Saya pikir Anda harus bertanya-tanya: apa yang mungkin telah dikembangkan, apa yang akan terjadi di masa depan. (Mungkin 128-bit pointer sistem terdistribusi internet-lebar, tetapi tidak lebih dari 64 bit dalam panggilan sistem, atau bahkan mungkin batas 32-bit "warisan". :-) Gambar yang sistem warisan mungkin mendapatkan kompiler C baru .. .

Juga, lihat apa yang ada di sekitar itu. Selain model memori real-mode zillion 286, bagaimana dengan mainframe pointer 60-bit word / 18-bit CDC? Bagaimana dengan seri Cray? Jangankan ILP64, LP64, LLP64 yang normal. (Saya selalu berpikir microsoft berpura-pura dengan LLP64, seharusnya P64.) Saya pasti bisa membayangkan sebuah komite mencoba untuk menutupi semua pangkalan ...

int main(){
  int a[4]={0,1,5,3};
  int a0 = a[0];
  int a1 = *(a+1);
  int a2 = *(2+a);
  int a3 = 3[a];
  return a2;
}

Menyiratkan bahwa intptr_t harus selalu menggantikan size_t dan sebaliknya.