Warum gibt „vector.size() - 1' in C nicht -1 zurück?

Anomalien der Vektorgröße in C

In C gibt die Methode size() des Vektorcontainers die Anzahl der Elemente im Vektor zurück. Allerdings tritt verwirrendes Verhalten auf, wenn der Vektor leer ist, wie im folgenden Codeausschnitt gezeigt:

#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    vector<int> value;

    cout << value.size() << endl;  // Output: 0
    cout << value.size() - 1 << endl;  // Output: 18446744073709551615
}

Warum ist die zweite Ausgabe nicht -1?

Die Die erste cout-Anweisung gibt korrekt 0 aus, was darauf hinweist, dass der Vektor leer ist. Allerdings gibt die zweite Anweisung überraschenderweise eine sehr große positive Zahl aus, nicht die erwartete -1. Dies liegt daran, dass vector::size() eine vorzeichenlose Ganzzahl vom Typ size_t zurückgibt. Ganzzahlen ohne Vorzeichen können, wie der Name schon sagt, keine negativen Zahlen darstellen.

Wenn daher ein size_t-Wert von sich selbst subtrahiert wird, geht er im Wesentlichen auf die maximal darstellbare Zahl für diesen Typ zurück. In diesem Fall ist size_t normalerweise eine 64-Bit-Ganzzahl, sodass der maximale Wert, den es enthalten kann, 18446744073709551615 ist. Dieser Wert wird als Ausgabe der zweiten Cout-Anweisung gedruckt.

Was passiert während der Zweiter Cout?

Die folgende Berechnungsfolge erklärt das Verhalten dahinter zweiter cout:

1. value.size() gibt 0 zurück, eine vorzeichenlose Ganzzahl vom Typ size_t.
2. value.size() - 1 berechnet 0 - 1, was zu 18446744073709551615 führt (die maximal darstellbare Zahl für size_t).
3. cout gibt dieses Maximum aus Wert als 18446744073709551615.

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