ptrdiff_t слишком маленький?

Question

Я всегда задавался вопросом: не ptrdiff_t должен уметь удерживать разницу в любых двух указателях по определению? Как это происходит, когда два указателя слишком далеко? (Я не указывая на какой-либо конкретный язык ... Я имею в виду все языки, которые имеют этот тип.)

(например, вычитать указатель с адресом 1 из указателя байта с адресом 0xFFFFFFFF, когда у вас есть 32- бит, и он переполняет знаковый бит ...)

Answer 1

Нет, это не так.

$ 5,7 [expr.add] (от N3225 - C++ 0x FCD)
Когда два указателя на элементы одного и того же объекта массива вычитаются, результатом является разность индексов из двух элементы массива. Тип результата - это определенный тип интегрированного интегрального типа; этот тип должен быть того же типа, что и std::ptrdiff_t в заголовке (18.2). Как и при любом другом арифметическом переполнении, если результат не соответствует указанному пространству, поведение не определено. Другими словами, если выражения P и Q указывают, соответственно, i -м и j -ый элементы объекта массива, выражение (P)-(Q) имеет значение i − j при условии, что значение помещается в объект типа std::ptrdiff_t. Более того, если выражение P указывает на элемент объекта массива или один за последним элементом объекта массива, а выражение Q указывает на последний элемент того же объекта массива, выражение ((Q)+1)-(P) имеет то же значение, что и ((Q)-(P))+1 и как -((P)-((Q)+1)), и имеет значение 0, если выражение P указывает один за последним элементом объекта массива, хотя выражение (Q)+1 не указывает на элемент объекта массива. Если оба указателя не указывают на элементы одного и того же объекта массива или один за последним элементом объекта массива, поведение не определено.

Обратите внимание, что в параграфе указано число undefined. Также обратите внимание, что вы можете только вычитать указатели, если они указывают внутри одного и того же объекта.

Answer 2

Нет, потому что нет никакой разницы между «любыми двумя указателями». Вы можете вычитать указатели только на элементы одного и того же массива (или указатель на местоположение, расположенное за концом массива).

Answer 3

Это вполне приемлемо для ptrdiff_t того же размера, что и типы указателей, при условии, что семантика переполнения определена компилятором, так что любая разница все еще представляется. Нет никакой гарантии, что отрицательный ptrdiff_t означает, что второй указатель живет на более низком адресе в памяти, чем первый, или что ptrdiff_t вообще подписан.

Answer 4

Чтобы добавить более четкие стандартные цитаты, ISO 9899:1999 §J.2/1 состояний:

поведение не определено в следующих случаях:

[...]

- результат вычитания двух указатели не представляются в объекте типа ptrdiff_t (6.5.6).

Answer 5

Over/сгущенного математически четко определены для фиксированного размера целочисленной арифметики:

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

Это является правильный результат!

В частности, результат после over/underflow является псевдонимом правильного целого. На самом деле, каждое не представимое целое число является псевдонимом (неразличимым) с одним представляемым целым числом - счетчиком до бесконечности в целых числах фиксированного размера, и вы будете повторяться, круглые и круглые, как циферблат аналоговых часов.

N-разрядное целое представляет любое действительное целое число по модулю 2^N. В C по модулю 2^N записывается как% (1 < < 32).

Я считаю, что C гарантирует правильность математической корректности over/underflow, но только для целых чисел без знака. Предполагается, что под/переполнением никогда не будет (ради оптимизации).

На практике целые числа со знаком являются дополнением двух, что не делает различий в добавлении или вычитании, поэтому правильное поведение под/переполнением гарантируется и для целых чисел со знаком (хотя и не с помощью C).