背景：

我們先來看一張基本數(shù)據(jù)類型在各個(gè)平臺(tái)中字節(jié)長(zhǎng)度表:

根據(jù)上表，我們可以看到指針的字節(jié)長(zhǎng)度:

• 16 bit系統(tǒng)中，占用2字節(jié)(arduino nano)
• 64 bit系統(tǒng)中，占用8字節(jié)(vc64/ios模擬器)
• 32 bit系統(tǒng)中，占用4字節(jié)(除了上述3個(gè)系統(tǒng)外)

這種與機(jī)器類型相關(guān)的數(shù)據(jù)類型，我們可以稱為機(jī)器相關(guān)數(shù)據(jù)類型

問: 現(xiàn)在有個(gè)需求，我需要跨平臺(tái)的使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)類型來表示指針地址范圍，我該如何辦?

答： 兩種方式:

• typedef long long int64;
  使用最大字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)類型來容納各個(gè)平臺(tái)下的地址數(shù)據(jù)

• 使用c/c++預(yù)先定義的機(jī)器相關(guān)數(shù)據(jù)類型:?size_t/ptrdiff_t

使用size_t可能會(huì)提高代碼的可移植性、有效性或者可讀性，或許同時(shí)提高這三者

size_t的取值range是目標(biāo)平臺(tái)下最大可能的數(shù)組尺寸

　在標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)中的許多函數(shù)使用的參數(shù)或者返回值都是表示的用字節(jié)表示的對(duì)象大小，比如說malloc(n) 函數(shù)的參數(shù)n指明了需要申請(qǐng)的空間大小，還有memcpy(s1, s2, n)的最后一個(gè)參數(shù)，表明需要復(fù)制的內(nèi)存大小，strlen(s)函數(shù)的返回值表明了以’\0’結(jié)尾的字符串的長(zhǎng)度（不包括’\0’），其返回值并不是該字符串的實(shí)際長(zhǎng)度，因?yàn)橐サ簟痋0’。
　　或許你會(huì)認(rèn)為這些參數(shù)或者返回值應(yīng)該被申明為int類型（或者long或者unsigned），但是事實(shí)上并不是。C標(biāo)準(zhǔn)中將他們定義為size_t。標(biāo)準(zhǔn)中記載malloc的申明應(yīng)該出現(xiàn)在，定義為：

void *malloc(size_t n);

　memcpy和strlen的申明應(yīng)該出現(xiàn)在中：

void *memcpy(void *s1, void const *s2, size_t n); size_t strlen(char const *s);

size_t還經(jīng)常出現(xiàn)在C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，此外，C++庫(kù)中經(jīng)常會(huì)使用一個(gè)相似的類型size_type，用的可能比size_t還要多。
　　據(jù)我所知，大部分的C和C++程序員害怕這些庫(kù)使用size_t，因?yàn)樗麄儾恢纒ize_t代表什么或者為什么這些庫(kù)需要使用它，歸根結(jié)底，原因在于他們什么時(shí)候什么地方需要用到它。

可移植性問題

　　早期的C語(yǔ)言（由Brian Kernighan 和 Dennis Ritchie 在The C Programming Language書中所寫，Prentice-Hall, 1978）并沒有提供size_t類型，C標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)為了解決移植性問題將size_t引入，舉例如下：
　　讓我們來寫一個(gè)可移植的標(biāo)準(zhǔn)memcpy函數(shù)，我們將會(huì)看到一些不同的申明和它們?cè)诓煌脚_(tái)不同大小的地址空間上編譯下的情況。
　　回憶memcpy(s1, s2, n)函數(shù)，它將s2指向地址開始的n個(gè)字節(jié)拷貝到s2指向的地址，返回s1，這個(gè)函數(shù)可以拷貝任何數(shù)據(jù)類型，所以參數(shù)和返回值的類型應(yīng)該為可以指向任何類型的void*，同時(shí)，源地址不應(yīng)該被改變，所以第二個(gè)參數(shù)s2類型應(yīng)該為const void*，這些都不是問題。
　　真正的問題在于我們?nèi)绾紊昝鞯谌齻€(gè)參數(shù)，它代表了源對(duì)象的大小，我相信大部分程序員都會(huì)選擇int：

void *memcpy(void *s1, void const *s2, int n);

使用int類型在大部分情況下都是可以的，但是并不是所有情況下都可以。int是有符號(hào)的，它可以表示負(fù)數(shù)，但是，大小不可能是負(fù)數(shù)。所以我們可以使用unsigned int代替它讓第三個(gè)參數(shù)表示的范圍更大。
　　在大部分機(jī)器上，unsigned int的最大值要比int的最大值大兩倍，比如說再也給16位的機(jī)器上，unsigned int的最大值為65535，int的最大值為32767。
　　盡管int類型的大小依賴于C編譯器的實(shí)現(xiàn)，但是在給定的平臺(tái)上int對(duì)象的大小和unsigned int對(duì)象的大小是一樣的。因此，使用unsigned int修飾第三個(gè)參數(shù)的代價(jià)與int是相同的：

void *memcpy(void *s1, void const *s2, unsigned int n);

這樣似乎沒有問題了，unsigned int可以表示最大類型的對(duì)象大小了，這種情況只有在整形和指針類型具有相同大小的情況下，比如說在IP16中，整形和指針都占2個(gè)字節(jié)（16位），而在IP32上面，整形和指針都占4個(gè)字節(jié)（32位）。（參見下面C數(shù)據(jù)模型表示法）

C數(shù)據(jù)模型表示法
　　最近，我偶然發(fā)現(xiàn)幾篇文章，他們使用簡(jiǎn)明的標(biāo)記來表述不同目標(biāo)平臺(tái)下c語(yǔ)言數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)。我還沒有找到這個(gè)標(biāo)記的來源，正式的語(yǔ)法，甚至連名字都沒有，但他似乎很簡(jiǎn)單，即使沒有正規(guī)的定義也可以很容易使用起來。這些標(biāo)記的一邊形式形如：
　　I nI L nL LL nLL P nP。 ??
　　其中每個(gè)大寫字母（或成對(duì)出現(xiàn)）代表一個(gè)C的數(shù)據(jù)類型，每一個(gè)對(duì)應(yīng)的n是這個(gè)類型包含的位數(shù)。I代表int，L代表long，LL代表long long，以及P代表指針（指向數(shù)據(jù)，而不是函數(shù)）。每個(gè)字母和數(shù)字都是可選的。 ??
　　例如，I16P32架構(gòu)支持16位int和32位指針類型，沒有指明是否支持long或者long long。如果兩個(gè)連續(xù)的類型具有相同的大小，通常省略第一個(gè)數(shù)字。例如，你可以將I16L32P32寫為I16LP32，這是一個(gè)支持16位int，32位long，和32位指針的架構(gòu)。 ?
　　標(biāo)記通常把字母分類在一起，所以可以按照其對(duì)應(yīng)的數(shù)字升序排列。例如，IL32LL64P32表示支持32位int，32位long，64位long long和32位指針的架構(gòu)；然而，通常寫作ILP32LL64。 ?

不幸的是，這種memcpy的申明在I16LP32架構(gòu)上（整形是16-bit 長(zhǎng)整形和指針類型時(shí)32-bits）顯得不夠用了，比如說摩托羅拉第一代處理器68000，在這種情況下，處理器可能拷貝的數(shù)據(jù)大于65535個(gè)字節(jié)，但是這個(gè)函數(shù)第三個(gè)參數(shù)n不能處理這么大的數(shù)據(jù)。
　　什么？你說很容易就可以改正？只需要把memcpy的第三個(gè)參數(shù)的類型修改一下：

void *memcpy(void *s1, void const *s2, unsigned long n);

你可以在I16LP32目標(biāo)架構(gòu)上使用這個(gè)函數(shù)了，它可以處理更大的數(shù)據(jù)。而且在IP16和IP32平臺(tái)上效果也還行，說明它確實(shí)給出了memcpy的一種移植性較好的申明。但是，在IP16平臺(tái)上相比于使用unsigned int，你使用unsigned long可能會(huì)使你的代碼運(yùn)行效率大打折扣（代碼量變大而且運(yùn)行變慢）。
　　在標(biāo)準(zhǔn)C中規(guī)定，長(zhǎng)整形（無(wú)論無(wú)符號(hào)或者有符號(hào)）至少占用32位，因此在IP16平臺(tái)上支持標(biāo)準(zhǔn)C的話，那么它一定是IP16L32 平臺(tái)。這些平臺(tái)通常使用一對(duì)16位的字來實(shí)現(xiàn)32位的長(zhǎng)整形。在這種情況下，移動(dòng)一個(gè)長(zhǎng)整形需要兩條機(jī)器指令，每條移動(dòng)一個(gè)16位的塊。事實(shí)上，這個(gè)平臺(tái)上的大部分的32位操作都需要至上兩條指令。
　　因此，以可移植性為名將memcpy的第三個(gè)參數(shù)申明為unsigned long而降低某些平臺(tái)的性能是我們所不希望看到的。使用size_t可以有效避免這種情況。
　　size_t類型是一個(gè)類型定義，通常將一些無(wú)符號(hào)的整形定義為size_t，比如說unsigned int或者unsigned long，甚至unsigned long long。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)C實(shí)現(xiàn)應(yīng)該選擇足夠大的無(wú)符號(hào)整形來代表該平臺(tái)上最大可能出現(xiàn)的對(duì)象大小。

使用size_t

　　size_t的定義在<stddef.h>, <stdio.h>, <stdlib.h>, <string.h>, <time.h>和<wchar.h>這些標(biāo)準(zhǔn)C頭文件中，也出現(xiàn)在相應(yīng)的C++頭文件,?等等中，你應(yīng)該在你的頭文件中至少包含一個(gè)這樣的頭文件在使用size_t之前。 　　

? ? ? ?包含以上任何C頭文件（由C或C++編譯的程序）表明將size_t作為全局關(guān)鍵字。包含以上任何C++頭文件（當(dāng)你只能在C++中做某種操作時(shí)）表明將size_t作為std命名空間的成員。 　　

? ? ? ?根據(jù)定義，size_t是sizeof關(guān)鍵字（注：sizeof是關(guān)鍵字，并非運(yùn)算符）運(yùn)算結(jié)果的類型。所以，應(yīng)當(dāng)通過適當(dāng)?shù)姆绞铰暶鱪來完成賦值：

n = sizeof(thing);

　　考慮到可移植性和程序效率，n應(yīng)該被申明為size_t類型。類似的，下面的foo函數(shù)的參數(shù)也應(yīng)當(dāng)被申明為sizeof：

foo(sizeof(thing));

　　參數(shù)中帶有size_t的函數(shù)通常會(huì)含有局部變量用來對(duì)數(shù)組的大小或者索引進(jìn)行計(jì)算，在這種情況下，size_t是個(gè)不錯(cuò)的選擇。?
　　適當(dāng)?shù)厥褂胹ize_t還會(huì)使你的代碼變得如同自帶文檔。當(dāng)你看到一個(gè)對(duì)象聲明為size_t類型，你馬上就知道它代表字節(jié)大小或數(shù)組索引，而不是錯(cuò)誤代碼或者是一個(gè)普通的算術(shù)值。?
?

size_t、ptrdiff_t、socklen_t數(shù)據(jù)類型在不同平臺(tái)的大小

1. size_t/ptrdiff_t:

printf("size_t bytes = %d\n" ,sizeof(size_t)); printf("ptrdiff_t bytes = %d\n" ,sizeof(ptrdiff_t));

• 的確如此，size_t/ptrdiff_t數(shù)據(jù)類型是和機(jī)器相關(guān)的。其sizeof字節(jié)長(zhǎng)度和指針字節(jié)長(zhǎng)度是一致的。

• size_t/ptrdiff_t之間的區(qū)別如下(以windows定義為例，其他系統(tǒng)一樣):

size_t 是無(wú)符號(hào)(unsigned)整數(shù)，而ptrdiff_t是有符號(hào)整數(shù)

• size_t更適合表達(dá)指針地址值。指針地址取值范圍 = size_t取值范圍。

• ptrdiff_t從字面意思就能知道: 兩個(gè)指針地址(無(wú)正負(fù))的差(有正負(fù))

我們知道，指針之間具有加減操作，表示指針的移動(dòng)

void printChineseStringPtrdiff() {char str[] = "隨風(fēng)而行之青衫磊落險(xiǎn)峰行";char *pstart = str;char *pend = str + strlen(str);ptrdiff_t difp = pend - pstart;printf("%d\n", difp); }

上述代碼在vc32/64中輸出24,提出兩個(gè)問題:

在vc32/64中，為什么是24個(gè)字節(jié)?

在ios/android/linux中，上述代碼的ptrdiff_t是36，為什么和vc32/64的ptrdiff不一致?

2. socklen_t:

• windows下定義在頭文件：#include<ws2tcpip.h>中
• ios/linux定義在頭文件: #include <sys/socket.h>中
• android ndk中，定義為__socklen_t而不是socklen_t
• socklen_t必須要和當(dāng)前機(jī)器的int類型具有一致的字節(jié)長(zhǎng)度，根據(jù)上面幾張圖，不管是32/64位系統(tǒng)，socklen_t都是4byte

? ? ? ? ?數(shù)據(jù)類型”socklen_t”和int應(yīng)該具有相同的長(zhǎng)度，否則就會(huì)破壞 BSD套接字層的填充。POSIX開始的時(shí)候用的是size_t, LinusTorvalds(他希望有更多的人,但顯然不是很多) 努力向他們解釋使用size_t是完全錯(cuò)誤的，因?yàn)樵?4位結(jié)構(gòu)中 size_t和int的長(zhǎng)度是不一樣的，而這個(gè)參數(shù)的長(zhǎng)度必須和int一致，因?yàn)檫@是BSD套接字接口標(biāo)準(zhǔn)。最終POSIX的那幫家伙找到了解決的辦法，那就是創(chuàng)造了一個(gè)新的類型”socklen_t”。Linus Torvalds說這是由于他們發(fā)現(xiàn)了自己的錯(cuò)誤但又不好意思向大家伙兒承認(rèn)，所以另外創(chuàng)造了一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型 。

?

?

參考文章：

Why size_t matters

About size_t and ptrdiff_t

簡(jiǎn)書-隨風(fēng)而行之青衫磊落險(xiǎn)峰行

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么size_t重要？为什么不直接用unigned long int 代替？以及size_t、ptrdiff_t、socklen_t数据类型的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。