size_type、size_t、different_type以及ptrdiff_t

本文详细解析了C++标准库中string类型中的size_type成员函数及其用法,包括与其他标准库类型如vector、list、map等中的size_type的对比,并提供了实际示例演示如何正确使用这些类型。

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  • size_type
    在标准库string类型中,最容易令人产生误解就是size()成员函数的返回值了,如果不深入分析的话,大多人都会认为size()的返回值为int类型,其实不然。事实上,size操作返回的是string::size_type类型的值。 那怎样理解size_type这一类型呢,我引用《C++ Primer》一段原文简单解释一下:
    string类类型和许多其他库类型都定义了一些配套类型(companion type)。通过这些配套类型,库类型的使用就能和机器无关(machine-independent)。size_type就是这些配套类型中的一种。它定义为与unsigned型(unsigned int 或 unsigned long)具有相同的含义,而且可以保证足够大能够存储任意string对象的长度。为了使用由string类型定义的size_type类型,程序员必须加上作用域操作符来说明所使用的size_type类型是由string类定义的。
    
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 * this is a simple demo to test size_type
 *
 * Auther : Jerry.Jiang
 * Date : 2011/08/20
 * http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao
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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
	string str("This is a simple demo !");

	for (string::size_type index = 0; index != str.size(); ++index)
	{
		cout << str[index];
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

      这里特别注意的是:任何存储string的size操作结果的变量必须为string::size_type类型,同时,使用size_type类型时,必须指出该类型是在哪里定义的。切记不要吧size的返回值赋给一个int变量。

     不仅string类型定义了size_type,其他标准库类型如vector::size_type,list::size_typedeque::size_type,map::size_typemultimap::size_typebasic_string::size_type 等更多请查看MSDN详细介绍。下面是几个常用的Demo:

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 * this is a simple demo to test vector::size_type
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 * Auther : Jerry.Jiang
 * Date : 2011/08/20
 * http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao
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#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int> ivec;

	//vector::size_type 
	for (vector<int>::size_type ix = 0 ; ix != 10; ++ix)
	{
		ivec.push_back(ix+1);
	}

	//vector::iterator
	for (vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
	                           iter != ivec.end(); ++iter)
	{
		cout << *iter << "  ";
	}

	cout << endl;
	return 0;
}
/*******************************************
 * this is a simple demo to test list::size_type
 *
 * Auther : Jerry.Jiang
 * Date : 2011/08/20
 * http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao
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#include <list>
#include <iostream>

using namespace std;

int main( )
{

   list <int> c1;
   list <int>::size_type i;
   
   c1.push_back( 1 );
   i = c1.size( );
   cout << "List length is " << i << "." << endl;

   c1.push_back( 2 );
   i = c1.size( );
   cout << "List length is now " << i << "." << endl;

   return 0;
}
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 * this is a simple demo to test map::size_type
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 * Auther : Jerry.Jiang
 * Date : 2011/08/20
 * http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao
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 *********************************************/

#include <map>
#include <iostream>

int main()
{
    using namespace std;
    map<int, int> m1, m2;
    map<int, int>::size_type i;
    typedef pair<int, int> Int_Pair;

    m1.insert(Int_Pair(1, 1));
    i = m1.size();
    cout << "The map length is " << i << "." << endl;

    m1.insert(Int_Pair(2, 4));
    i = m1.size();
    cout << "The map length is now " << i << "." << endl;
	
	return 0;
}
  • size_t

        size_t类型定义在cstddef头文件中,该文件是C标准库中的头文件 stddef.h 的C++版本。它是一个与机器相关的unsigned类型,其大小足以存储内存中对象的大小。

         与前面Demo中vector和string中的size操作类似,在标准库类型bitset中的size操作和count操作的返回值类型为size_t 。

    /***********************************************
     * this is a simple demo to test bitset::size_t
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     * Auther : Jerry.Jiang
     * Date : 2011/08/20
     * http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao
     *
     *********************************************/
    
    #include <iostream>
    #include <bitset>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
    	//bitvec有32位,每位都是0
    	bitset<32> bitvec;
    	cout << " bitvec : " << bitvec << endl;
    	
    	//count()统计bitvec中置1的个数
    	size_t bitcount = bitvec.count();
    	cout << "bitvec.count() :" << bitcount << endl;
    
    	//size()统计bitvec二进制位的个数
    	size_t bitsize = bitvec.size();
    	cout << "bitvec.size() :" << bitsize << endl;
    
    	return 0;
    }
  • different_type

        一种由vector类型定义的signed整型,用于存储任意两个迭代器间的距离。
  • ptrdiff_t

        与size_t一样,定义在cstddef头文件中定义的与机器相关的有符号整型,该类型具有足够的大小存储两个指针的差值,这两个指针指向同一个可能的最大数组。

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C++经典书目索引及资源下载:http://blog.youkuaiyun.com/jerryjbiao/article/details/7358796

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<think>嗯,用户让我介绍一下size_t和ptrdiff_t这两个类型。我需要先回忆一下它们的基本概念,然后组织语言用中文解释清楚。 首先,size_t,我记得这是C/C++里的一个类型,用来表示大小或者索引的。应该是无符号的,对吧?比如sizeof运算符返回的就是size_t类型。还有,像数组的索引或者内存分配函数malloc的参数也是用size_t。那它的存在意义是什么呢?可能是因为不同的平台下,地址空间大小不同,所以需要一个可移植的类型来适应不同环境的最大对象大小。比如在32位系统里,size_t可能是32位无符号整数,而64位系统则是64位的,这样保证能表示最大的对象尺寸。 然后是ptrdiff_t,这个是用来表示两个指针之间的差值的类型。应该是有符号的,因为指针相减的结果可能是正数或负数。比如,当两个指针指向同一个数组的不同元素时,它们的差就是元素的个数,这个差值需要用ptrdiff_t来存储。需要注意的是,如果两个指针指向不同的数组,或者超出范围的话,结果可能是不确定的,这点得提醒用户。 接下来要考虑用户可能的疑问点。比如,为什么不用int或者long这些基本类型来代替?因为不同平台上这些类型的大小可能变化,而size_t和ptrdiff_t是由实现定义的,能确保足够的容量来存放最大可能的对象大小或者指针差值。另外,使用这些类型可以增强代码的可移植性,避免溢出等问题。 还要注意它们的头文件。size_t和ptrdiff_t通常定义在stddef.h(C语言)或者cstddef(C++)中,可能需要包含这些头文件才能使用。不过有时候其他标准库头文件也会间接包含,但最好显式包含。 可能用户是在学习指针操作或者内存管理时遇到这两个类型的,所以需要举例说明它们的应用场景。比如循环中用size_t作为索引变量,或者计算数组元素个数时用sizeof(array)/sizeof(array[0])得到的结果类型是size_t。而ptrdiff_t则用于指针相减,比如两个指针指向数组的不同位置,计算它们的偏移量。 还要注意类型转换的问题。比如当size_t和int混用时,如果size_t的值超过int的范围,可能会导致问题。这时候需要强制类型转换,或者检查范围是否安全。而ptrdiff_t由于是有符号的,如果两个指针的差值太大,可能溢出,这也是需要注意的地方。 总结一下,结构上应该先分别介绍size_t和ptrdiff_t的定义、用途、注意事项,然后比较它们的区别,最后给出使用建议和示例。确保语言通俗易懂,避免过于专业的术语,但也要准确无误。同时,提醒用户在使用时要注意类型转换和潜在的错误情况。</think>在C/C++编程中,`size_t`和`ptrdiff_t`是两个与内存地址和指针操作密切相关的数据类型,它们都定义在`<stddef.h>`(C语言)或`<cstddef>`(C++)头文件中。以下是它们的详细对比和典型应用场景: --- ### 一、`size_t` #### 定义与特性 - **无符号整数类型**:表示内存中对象的大小或索引位置。 - **平台适应性**:其位数由系统地址空间决定(32位系统为4字节,64位系统为8字节)。 - **标准用途**:`sizeof`运算符的返回值类型,内存分配函数(如`malloc`)的参数类型,以及标准库容器(如`std::vector`)的`size()`返回值类型。 #### 典型场景 ```cpp // 遍历数组 int arr[10]; for (size_t i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); ++i) { // 使用size_t避免有符号/无符号不匹配警告 } // 内存分配 void* buffer = malloc(1024 * sizeof(int)); // 参数为size_t类型 ``` #### 注意事项 - **避免负数**:无符号特性可能导致循环条件错误(如`i >= 0`可能死循环)。 - **类型转换**:与有符号类型混合运算时需显式转换,避免隐式转换导致的逻辑错误。 --- ### 二、`ptrdiff_t` #### 定义与特性 - **有符号整数类型**:表示两个指针之间的差值(元素个数)。 - **支持负数**:当指针A在指针B之后时,差值为正;反之为负。 - **平台相关性**:与`size_t`位数相同,但为有符号类型。 #### 典型场景 ```cpp int arr[5] = {0}; int* p1 = &arr[2]; int* p2 = &arr[4]; ptrdiff_t diff = p2 - p1; // 正确值为2(元素间隔数) // 错误示例 int* p3 = &arr[2]; float* p4 = ...; // 不同类型指针相减行为未定义 ``` #### 注意事项 - **同数组限制**:仅当两指针指向同一数组(或数组尾后位置)时,差值才有定义。 - **溢出风险**:若指针差值超过`ptrdiff_t`的范围(如极大数组),会导致未定义行为。 --- ### 三、关键对比 | 特性 | `size_t` | `ptrdiff_t` | |----------------|-----------------------------|------------------------------| | 符号性 | 无符号 | 有符号 | | 典型用途 | 表示大小/索引 | 表示指针差值 | | 与指针的关系 | 描述内存块的容量 | 描述指针之间的相对位置 | | 隐式转换风险 | 可能意外提升为更大类型 | 负数可能被误转为大正数 | | 最大安全值 | `SIZE_MAX` | `PTRDIFF_MAX` (约为`SIZE_MAX/2`) | --- ### 四、最佳实践 1. **循环索引**:优先用`size_t`遍历数组/容器,避免与有符号类型混用。 2. **指针运算**:确保指针属于同一数组后再计算`ptrdiff_t`差值。 3. **跨平台兼容**:使用`%zu`格式化输出`size_t`,`%td`输出`ptrdiff_t`。 4. **避免隐式转换**:显式处理`size_t`与`int`等类型的转换,例如: ```cpp size_t size = ...; if (size > INT_MAX) { /* 处理溢出 */ } int safeSize = static_cast<int>(size); ``` 通过理解这两个类型的特性和限制,可以显著提升代码的可移植性和健壮性。
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