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c++ - 使用 `size_t` 长度会影响编译器优化吗？

coder 2024-02-14 原文

阅读时this question ，我看到第一条评论说:

size_t for length is not a great idea, the proper types are signed ones for optimization/UB reasons.

随后是另一条支持推理的评论。是真的吗？

这个问题很重要，因为如果我要写，例如一个矩阵库，图像尺寸可以是 size_t，只是为了避免检查它们是否为负数。但随后所有循环自然会使用 size_t。这会影响优化吗？

最佳答案

size_t 未签名主要是历史事故 - 如果您的世界是 16 位，那么最大对象大小从 32767 到 65535 是一个巨大的胜利；在当今的主流计算(64 位和 32 位是标准)中，size_t 是无符号的这一事实主要是一个麻烦。

尽管无符号类型具有较少未定义的行为(因为环绕是有保证的)，但它们主要具有“位域”语义的事实通常会导致错误和其他意外情况；特别是:

  • 无符号值之间的差异也是无符号的，具有通常的环绕语义，因此如果您可能期望负值，则必须事先进行转换；

    unsigned a = 10, b = 20;
// prints UINT_MAX-10, i.e. 4294967286 if unsigned is 32 bit
std::cout << a-b << "\n";

  • 更一般而言，在有符号/无符号比较和数学运算中，无符号获胜(因此有符号值被隐式转换为无符号)，这再次导致意外；

    unsigned a = 10;
int b = -2;
if(a < b) std::cout<<"a < b\n"; // prints "a < b"

  • 在常见情况下(例如向后迭代)无符号语义通常会出现问题，因为您希望索引对于边界条件为负

    // This works fine if T is signed, loops forever if T is unsigned
for(T idx = c.size() - 1; idx >= 0; idx--) {
    // ...
}

此外，无符号值不能取负值的事实主要是稻草人； 您 可能会避免检查负值，但由于隐式有符号-无符号转换，它不会阻止任何错误 - 您只是在推卸责任。如果用户使用 size_t 将负值传递给您的库函数，它将变成一个非常大的数字，如果不是更糟的话，这也是错误的。

int sum_arr(int *arr, unsigned len) {
    int ret = 0;
    for(unsigned i = 0; i < len; ++i) {
        ret += arr[i];
    }
    return ret;
}

// compiles successfully and overflows the array; it len was signed,
// it would just return 0
sum_arr(some_array, -10);

对于优化部分:有符号类型在这方面的优势被高估了；是的，编译器可以假设溢出永远不会发生，因此在某些情况下它可以非常聪明，但通常这不会改变游戏规则(因为一般环绕语义在当前架构中是“免费”的)；最重要的是，如果您的探查器发现某个特定区域是瓶颈，您可以像往常一样对其进行修改以使其运行得更快(包括在本地切换类型以使编译器生成更好的代码，如果您发现它有利的话)。

长话短说:我会选择签名，不是出于性能原因，而是因为在大多数常见场景中语义通常不那么令人惊讶/敌对。

关于c++ - 使用 `size_t` 长度会影响编译器优化吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/54243601/

ampsize_tcodesection负值c++compiler-optimization

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