C++标准库头文件 cstddef 举例说明

C++标准库头文件 cstddef 举例说明

1. <cstddef>

<cstddef> 是 C++ 标准库头文件，定义了与 内存偏移、指针运算和大小计算 相关的类型和宏。以下是它的核心内容及代码示例：

1. 核心定义
<cstddef> 定义了以下关键内容：

• size_t：无符号整数类型，表示对象大小（如 sizeof 返回值）。
• ptrdiff_t：有符号整数类型，表示指针差值（如两个指针相减的结果）。
• nullptr_t：表示空指针的类型（如 nullptr 的类型）。
• offsetof 宏：计算结构体成员的偏移量。

2. 代码示例
（1）size_t：表示对象大小

#include <cstddef>
#include <iostream>

int main() {
    // 数组大小计算
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    size_t size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    std::cout << "Array size: " << size << "\n"; // 输出 5

    // 标准容器中使用
    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    return 0;
}

用途：size_t 是 sizeof 和标准库（如 std::vector::size()）的返回类型。

（2）ptrdiff_t：指针差值计算

#include <cstddef>
#include <iostream>

int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *p1 = &arr[0];
    int *p2 = &arr[3];

    ptrdiff_t diff = p2 - p1;
    std::cout << "Pointer difference: " << diff << "\n"; // 输出 3
    return 0;
}

用途：用于安全地表示指针之间的偏移量（可能有负数）。

（3）nullptr_t：空指针类型

#include <cstddef>
#include <iostream>

void func(int*) { std::cout << "Pointer to int\n"; }
void func(std::nullptr_t) { std::cout << "Null pointer\n"; }

int main() {
    int* ptr = nullptr;
    func(ptr);       // 调用 void func(int*)
    func(nullptr);   // 调用 void func(nullptr_t)
    return 0;
}

用途：区分空指针和其他指针类型的重载。

（4）offsetof：结构体成员偏移量

#include <cstddef>
#include <iostream>

struct Point {
    int x;
    int y;
    char label;
};

int main() {
    size_t offset_y = offsetof(Point, y);
    std::cout << "Offset of 'y': " << offset_y << "\n"; // 输出 4（假设 int 占 4 字节）
    return 0;
}

用途：在底层编程中计算结构体字段的内存位置（如序列化、内存映射）。

3. 关键点总结

类型/宏	用途	典型场景
size_t	表示对象大小或索引	sizeof、容器大小、数组遍历
ptrdiff_t	表示指针差值（可正可负）	指针算术、迭代器距离计算
nullptr_t	表示空指针的类型	函数重载时区分空指针
offsetof	计算结构体成员的字节偏移量	内存布局分析、底层数据操作

4. 注意事项

• 跨平台兼容性：
  size_t 和 ptrdiff_t 的大小依赖平台（如 32/64 位系统）。
• 与 C 的区别：
  C++ 中优先使用 而非 C 的 <stddef.h>。
• 避免直接算术：
  对 size_t 做减法时需小心溢出（可能转为极大正数）。