C是否有与C++等价的STD：：Less？

Question

我最近回答了一个问题，关于当p和q是指向不同对象/数组的指针时，在C中执行p 的未定义行为。这让我想到：在本例中，C++具有与 <相同的（未定义的）行为，但也提供了标准库模板 std::less，当指针可以比较时，它保证返回与 <相同的内容，当指针不能比较时，返回一些一致的顺序。

C是否提供了类似的功能，允许安全地比较任意指针（指向同一类型）？我试着浏览C11标准，但没有发现任何东西，但我在C方面的经验比在C++方面要小几个数量级，所以我很容易错过一些东西。




Answer 1

对于具有平面内存模型的实现（基本上是所有的），转换为UINTPTR_T就可以了。

（但是请参见在64位x86中指针比较应该是有符号的还是无符号的？以讨论是否应该将指针视为有符号的，包括在对象之外形成指针的问题，这在C中是UB。）

但是具有非平面内存模型的系统确实存在，考虑它们可以帮助解释当前的情况，比如C++对于<和std::less有不同的规范。

但是，即使在C++std::less必须昂贵的系统上，<也不必昂贵。例如，假设一个“大”内存模型，其中一个对象适合于一个段，<可以只比较偏移量部分，甚至不必考虑段部分。（同一对象中的指针将具有相同的段，否则在C.C++17中它是UB，只改为“unspecified”，这可能仍然允许跳过规范化和只比较偏移量。）这是假设指向对象任何部分的所有指针始终使用相同的seg值，从不进行规范化。这就是ABI所要求的“大”内存模型，而不是“大”内存模型。（见评论中的讨论）。

（例如，这样的内存模型可能具有64KIB的最大对象大小，但最大总地址空间要大得多，可以容纳许多此类最大大小的对象。ISO C允许实现对对象大小的限制低于size_t可以表示的最大值（无符号）size_max。例如，即使在平面内存模型系统上，GNU C也将最大对象大小限制为ptrdiff_max，因此大小计算可以忽略符号溢出。）在评论中看到这个答案和讨论。

如果希望允许大于段的对象，则需要一个“巨大”的内存模型，该模型在执行p++循环数组时，或者在执行索引/指针算术时，必须担心指针的偏移量部分溢出。这会导致所有地方的代码都变慢，但可能意味着p 会碰巧适用于指向不同对象的指针，因为目标是“巨大”内存模型的实现通常会选择始终保持所有指针的规范化。看到什么是近的，远的和巨大的指针吗？-一些用于x86 real mode的real C编译器确实有一个选项来编译“HUGE”模型，其中所有指针都默认为“HUGE”，除非另有声明。

x86实模式分段并不是唯一可能的非平面内存模型，它只是一个有用的具体例子来说明C/C++实现是如何处理它的。在现实生活中，实现使用far和near指针的概念扩展了ISO C，允许程序员选择何时可以只存储/传递相对于某个公共数据段的16位偏移部分。

但是，一个纯ISO C实现必须在小内存模型（除了相同的64KIB中的代码以外的所有内存模型和16位指针）或大内存模型和大内存模型（所有指针都是32位的）之间进行选择。有些循环可以通过增加偏移量部分来优化，但是指针对象不能被优化得更小。

如果您知道任何给定实现的神奇操作是什么，您可以用纯C实现它。问题是不同的系统使用不同的寻址，并且细节不是由任何可移植宏参数化的。

您可以手动添加用于各种特定平台的代码，例如，默认情况下假设flat，或#ifdef检测x86实际模式，并将UINTPTR_T拆分为16位的两部分，用于seg-=off>>4；off&=0xf；然后将这些部分组合回一个32位数字。