C语言学习：size_t

在学习 C语言 的时候，遇到了一个新的数据类型size_t，截止目前也没有完全理清这个类似的具体场景及出现的原因。

size_t是一些C/C++标准在stddef.h中定义的。size_t的真实类型与操作系统有关：

#ifndef __SIZE_TYPE__
#ifdef _WIN64
#define __SIZE_TYPE__ long long unsigned int
#else
#define __SIZE_TYPE__ long unsigned int
#endif
#endif

可以看到，在这里

• 64位架构中被定义为：long long unsigned int
• 32位架构中被定义为：long unsigned int

size_t在32位架构上是4字节，在64位架构上是8字节，而int在不同架构下都是4字节，与size_t不同；且int为带符号数，size_t为无符号数。由于其是无符号的，所以其最大值在32位系统中是int的2倍，在64位系统中是4倍。

size_t 能存储理论上可行的任何类型（包括数组）对象的最大大小。size_t 通常用于数组下标和循环计数。比如将将unsigned int用作数组下标，可能会导致溢出。

C语言标准库里面经常会看到这样的函数：接收一个代表“字节大小”的值作为参数，或者返回一个代表“字节大小”的返回值。

// Declaration of various library function 
  
// Here argument of n refers maximum blocks that can be 
// allocated which is guaranteed to be non-negative 
void *malloc(size_t n); 
  
// While copying 'n' bytes from 's2' to 's1' 
// n must be non-negative integer 
void *memcpy(void *s1, void const *s2, size_t n); 
  
// strlen() use size_t because lengt of string has 
// to be atleast 0 
size_t strlen(char const *s);

其中：

• 函数malloc(n)，其中的参数n表示需要分配“多少字节”的内存大小。
• 函数memcpy(s1, s2, n)，其中的参数n表示需要复制的“字节大小”。
• 函数strlen(s)的返回值表示字符串的“长度大小”。

表示大小为什么不直接用int类型，而非得搞个size_t？

以size_t strlen(char const *s)为例，由于字符串的长度永远不可能为负数，而int是允许负数的，有一半的数字被浪费了，明显用unsigned int会更好（同样的字节数），有效的数字多了一倍，从语义也更合理。那为什么不直接使用unsigned int？学过计算机组成原理应该不会对此有疑问。int小于等于数据线宽度，size_t大于等于地址线宽度。size_t存在的最大原因可能是因为：地址线宽度历史中经常都是大于数据线宽度的。目前的int普遍是32位，而size_t在主流平台中都是64位。因为无论int还是unsigned都很可能小于size_t需要的大小，所以必须有个size_t。

为什么要把类型命名为“size_t”？

sizeof()方法返回类型，表示一个size。所以从名字很直观能了解。C语言库自身使用typedef为那些可能依据C语言实验的不同而不同的类型创建类型名，这些类型的名字经常以_t结尾（_t的意思显然就是type），使用这样的命名方式主要是变量与类型共享同一个命名空间，因而需要在命名规则上刻意区分开来。比如ptrdiff_t、size_t、wchar_t。

• wchar_t就是wide char type，“一种用来记录一个宽字符的数据类型”。
• ptrdiff_t就是pointer difference type，“一种用来记录两个指针之间的距离的数据类型”。

参考链接：

• https://en.wikipedia.org/wiki/C_data_types#stddef.h
• https://zh.cppreference.com/w/c/types/size_t