为何ptrdiff_t被设计为有符号类型？

ptrdiff_t被设计为有符号类型，核心原因在于它的核心用途是存储两个指针相减的结果，而非单纯表示数组大小，具体原因如下：

• 指针差值可能为负数：当用低地址指针减去高地址指针时，结果为负数。如果ptrdiff_t是无符号类型，这个负数会被转换为一个极大的无符号值，直接导致逻辑错误。比如执行ptr_low - ptr_high时，预期结果是负的偏移量，无符号类型无法正确表达这种语义。

• 标准的明确定义：C和C++标准中明确规定ptrdiff_t是有符号整数类型，专门用于存储指针减法运算的结果。而数组大小、元素个数这类无符号数值，标准已经提供size_t类型来表示，它才是专门为无符号长度设计的类型。

• 对“最大数组大小”的理解偏差：你提到的“ptrdiff_t类型的大小被设定为能够存储任意类型理论上最大数组的大小”是附带特性，而非设计目标。数组的最大合法索引是数组大小-1，指针从数组首元素到尾后位置的差值正好等于数组大小，因此ptrdiff_t需要能容纳这个值，但这并不意味着它要承担数组大小的表示职责——这个工作应该交给size_t。

另外你提到的数值：
在我的设备上，PTRDIFF_MAX展开为9223372036854775807i64，而ULLONG_MAX为18446744073709551615Ui64。虽然无符号类型能表示的数值范围更大，但这不符合ptrdiff_t的核心设计初衷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ZoomIn