c - 为什么数组的最大大小是 "too large"？

Question

我的印象和this answer一样，size_t 始终由标准保证足够大以容纳给定系统的最大可能类型。

但是，这段代码无法在 gcc/Mingw 上编译:

#include <stdint.h>
#include <stddef.h>

typedef uint8_t array_t [SIZE_MAX];

error: size of array 'array_t' is too large

我是不是误解了标准中的某些内容？对于给定的实现，size_t 是否允许太大？或者这是 Mingw 中的另一个错误？

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编辑:进一步的研究表明

typedef uint8_t array_t [SIZE_MAX/2];   // does compile
typedef uint8_t array_t [SIZE_MAX/2+1]; // does not compile

恰好与

相同

#include <limits.h>

typedef uint8_t array_t [LLONG_MAX];           // does compile
typedef uint8_t array_t [LLONG_MAX+(size_t)1]; // does not compile

所以我现在倾向于认为这是 Mingw 中的一个错误，因为根据有符号整数类型设置最大允许大小没有任何意义。

Answer 1

SIZE_MAX/2 的限制来自您实现中的 size_t 和 ptrdiff_t 的定义，它们选择类型 ptrdiff_t 和 size_t 具有相同的宽度。

C 标准要求¹类型 size_t 是无符号的，类型 ptrdiff_t 是有符号的。

两个指针之间的差异结果，总是² 具有 ptrdiff_t 类型。这意味着，在您的实现中，对象的大小必须限制为 PTRDIFF_MAX，否则无法在类型 ptrdiff_t 中表示两个指针的有效差异，从而导致未定义的行为。

因此值 SIZE_MAX/2 等于值 PTRDIFF_MAX。如果实现选择最大对象大小为 SIZE_MAX，则必须增加类型 ptrdiff_t 的宽度。但是将对象的最大大小限制为 SIZE_MAX/2 要容易得多，那么就是让类型 ptrdiff_t 的正范围大于或等于类型 size_t。

Standard 提供关于该主题的这些³ 条评论⁴。

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(引自 ISO/IEC 9899:201x)

¹(7.19常用定义2)
类型是
ptrdiff_t
是两个指针相减结果的有符号整数类型；
大小_t
sizeof运算结果的无符号整数类型；

²(6.5.6加法运算符9)
当两个指针相减时，都应指向同一个数组对象的元素， 或数组对象最后一个元素之后的一个；结果是 两个数组元素的下标。结果的大小是实现定义的， 其类型(有符号整数类型)是 header 中定义的 ptrdiff_t。 如果结果在该类型的对象中不可表示，则行为未定义。

³(K.3.4 整数类型 3)
非常大的物体尺寸通常表明物体的尺寸是经过计算的 不正确。例如，负数在以下情况下显示为非常大的正数 转换为无符号类型，如 size_t。此外，某些实现不支持 与 size_t 类型可以表示的最大值一样大的对象。

⁴(K.3.4 整数类型 4)
由于这些原因，有时限制对象大小的范围以检测是有益的 编程错误。对于针对具有大地址空间的机器的实现， 建议将 RSIZE_MAX 定义为最大尺寸中的较小者 支持的对象或 (SIZE_MAX >> 1)，即使此限制小于 一些合法但非常大的物体。针对小型机器的实现 地址空间可能希望将 RSIZE_MAX 定义为 SIZE_MAX，这意味着没有对象大小被视为运行时约束违规。