int16_t 到 int 的对话是否会导致实现定义的行为？

Question

在 C99 标准的第 7.18.1.1 节第 1 段中:

The typedef name intN_t designates a signed integer type with width N, no padding bits, and a two’s complement representation.

根据 C99 标准，精确宽度的有符号整数类型需要具有二进制补码表示。这意味着，例如，int8_t 的最小值为 -128，而 one's complement 的最小值为 -127.

第 6.2.6.2 节第 2 段允许实现决定是将符号位解释为符号和大小、二进制补码，还是补语:

If the sign bit is one, the value shall be modified in one of the following ways:
— the corresponding value with sign bit 0 is negated (sign and magnitude);
— the sign bit has the value -(2^N) (two’s complement);
— the sign bit has the value -(2^N - 1) (ones’ complement).

方法之间的区别很重要，因为二进制补码 (-128) 中整数的最小值可能超出 中可表示的值范围一个的补码(-127 到 127)。

假设一个实现将 int 类型定义为具有ones' complement 表示，而 int16_t 类型具有two's complement code> 由 C99 标准保证的表示。

int16_t foo = -32768;
int bar = foo;

在这种情况下，从 int16_t 到 int 的转换是否会导致实现定义的行为，因为 foo< 持有的值 超出了 bar 可表示的值范围？

Answer 1

是的。

具体来说，转换会产生一个实现定义的结果。 (对于 -32768 以外的任何值，结果和行为都将得到明确定义。)或者转换可能会引发实现定义的信号，但我不知道有任何实现可以做到这一点.

转换规则引用:N1570 6.3.1.3p3:

Otherwise, the new type is signed and the value cannot be represented in it; either the result is implementation-defined or an implementation-defined signal is raised.

只有在以下情况下才会发生这种情况:

• int 是 16 位(更准确地说，有 15 个值位、1 个符号位和 0 个或更多填充位)
• int 使用 one's-complement 或 sign-and magnitude
• 该实现还支持补码(否则它不会定义 int16_t)。

我会很惊讶地看到满足这些标准的实现。它必须同时支持二进制补码和一个的补码或符号和大小，并且它必须为 int 类型选择后者之一。 (也许非补码实现可能在软件中支持补码，只是为了能够定义 int16_t。)

如果您担心这种可能性，您可以考虑将其添加到您的一个头文件中:

#include <limits.h>
#include <stdint.h>

#if !defined(INT16_MIN)
#error "int16_t is not defined"
#elif INT_MIN > INT16_MIN
#error "Sorry, I just can't cope with this weird implementation"
#endif

#error 不太可能在任何理智的现实世界实现中触发。