int、unsigned int和 size_t使用详解

一、基本定义

类型	全称/含义	本质	常见别名
int	整型	有符号 32 位整数	signed int
unsigned int	无符号整型	只能存正数	uint
size_t	大小类型（用于内存/数组）	typedef 的无符号整型	typedef unsigned int/long（依平台）

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二、范围与大小（取决于平台）

类型	32位系统（常见）	64位系统（常见）
int	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	同左
unsigned int	0 ~ 4,294,967,295	同左
size_t	0 ~ 4,294,967,295	0 ~ 18,446,744,073,709,551,615（64 位）

size_t 的大小依赖于操作系统位宽，因为它用于表示 内存相关的对象大小（数组长度、分配内存大小等）。

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三、区别总结

特性	int	unsigned int	size_t
有无符号	有符号	无符号	无符号
能否为负数	✅ 是	❌ 否	❌ 否
应用场景	一般整数	不允许负值的计数	表示数组索引/内存大小等
类型别名	-	-	typedef 由编译器定义
是否跨平台安全	⚠️ 不保证	⚠️ 不保证	✅ 跨平台推荐使用

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四、应用场景

场景	推荐类型	原因
计数器、ID 等不应为负的变量	unsigned int	防止负数错误
数组索引、内存大小（如 sizeof 返回值）	size_t	与系统内存模型一致，跨平台
数学算法中需要正负	int	支持负值处理

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五、代码示例

示例 1：数组遍历推荐使用 size_t

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};

    for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        std::cout << vec[i] << " ";
    }

    return 0;
}

理由：vec.size() 返回值是 size_t，如果你用 int 去比较会产生隐式类型转换警告或溢出风险。

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示例 2：unsigned int 与 int 比较错误示例

#include <iostream>

int main() {
    unsigned int a = 1;
    int b = -1;

    if (a > b)  // ⚠️ True! 因为 b 会被转为非常大的 unsigned int
        std::cout << "a > b" << std::endl;
    else
        std::cout << "a <= b" << std::endl;

    return 0;
}

输出是：a > b，这是逻辑错误，因为 -1 被隐式转换为一个超大无符号数！

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示例 3：使用 sizeof 正确类型

#include <iostream>

int main() {
    int arr[10];
    size_t size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    std::cout << "Array size: " << size << std::endl;

    return 0;
}

sizeof 运算符返回的是 size_t 类型，因此用 size_t 接收是正确做法。

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示例 4：负索引检查用 int 更安全

void access_array(int index) {
    if (index < 0) {
        std::cout << "Invalid index" << std::endl;
        return;
    }

    // ...
}

如果用 unsigned int 定义 index，就无法判断 index < 0，因为它永远不会小于零！

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六、最佳实践总结

场景	推荐类型
一般整数、含负值运算	int
不可能为负的计数、循环变量	size_t（首选），或 unsigned int
数组长度/索引	size_t
内存大小相关（如 malloc）	size_t
跨平台、跨架构开发	避免直接用 int / unsigned 做比较，尽量统一类型或强制转换

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附加：如何避免 signed / unsigned 问题

1. 避免 int < unsigned int 这种混比（可出错）
2. 使用 size_t 进行数组操作
3. 尽量不将 size_t 与 int 做比较，可用 static_cast<size_t>(int_val) 强制类型匹配
4. 开启 -Wall -Wextra 编译选项捕捉隐式转换警告

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