Почему std :: ssize () введен в C ++ 20?

C ++ 20 представил std::ssize()бесплатную функцию, как показано ниже:

template <class C>
    constexpr auto ssize(const C& c)
        -> std::common_type_t<std::ptrdiff_t,
                              std::make_signed_t<decltype(c.size())>>;

Возможная реализация, похоже, использует static_castдля преобразования возвращаемого значения функции- size()члена cl ass C в ее подписанный аналог.

Поскольку size()функция-член C всегда возвращает неотрицательные значения, зачем кому-то хранить их в переменных со знаком? Если кто-то действительно хочет, это очень просто static_cast.

Почему std::ssize()введен в C ++ 20?

Обоснование описано в этой статье . Цитата:

Когда span был принят в C ++ 17, он использовал целое число со знаком как в качестве индекса, так и в качестве размера. Частично это было сделано для того, чтобы разрешить использование «-1» в качестве контрольного значения для указания типа, размер которого не был известен во время компиляции. Но наличие контейнера STL, функция size () которого возвращала значение со знаком, было проблематичным, поэтому был введен P1089, чтобы «исправить» проблему. Он получил поддержку большинства, но не получил маржу 2 к 1, необходимую для достижения консенсуса.

Этот документ, P1227, был предложением о добавлении функций std :: ssize и member ssize (), не являющихся членами. Включение их сделало бы определенный код намного более простым и позволило бы избежать нежелательных беззнаковых вычислений размера. Идея заключалась в том, что сопротивление P1089 уменьшится, если ssize () будет доступен для всех контейнеров как через std :: ssize (), так и как функции-члены.

Незаконно украдено у Эрика Ниблера:

'Unsigned types signal that a negative index/size is not sane'было преобладающим мнением, когда впервые была разработана STL. Но логически подсчет вещей не обязательно должен быть положительным. Я могу вести счет в виде целого числа со знаком, чтобы обозначать количество элементов, добавленных в коллекцию или удаленных из нее. Тогда я бы хотел совместить это с размером коллекции. Если размер коллекции беззнаковый, теперь я вынужден смешивать арифметику со знаком и без знака, что является фермой ошибок. Компиляторы предупреждают об этом, но поскольку дизайн STL в значительной степени вынуждает программистов попадать в такую ​​ситуацию, предупреждение настолько распространено, что большинство людей отключают его. Это позор, потому что это скрывает настоящие ошибки.

Использование беззнаковых целых чисел в интерфейсах не является благом, по мнению многих. Если случайно пользователь передает API немного отрицательное число, оно внезапно становится огромным положительным числом. Если бы API принял число как подписанное, тогда он мог бы обнаружить ситуацию, заявив, что число больше или равно нулю.

Если мы ограничим использование беззнаковых целых чисел до битового тидлинга (например, масок) и будем использовать подписанные целые числа повсюду, вероятность возникновения ошибок будет меньше, и их будет легче обнаружить, когда они действительно возникнут.