C题: off_t (and other signed integer types) minimum and maximum values

Question

我偶尔会遇到一种整数类型(例如 POSIX 有符号整数类型 off_t)，在这种情况下为其最小值和最大值设置一个宏会很有帮助，但我不知道如何做一个真正便携的。

对于无符号整数类型，我一直认为这很简单。 0 为最小值，~0 为最大值。从那以后，我读到了几个不同的 SO 线程，它们建议使用 -1 而不是 ~0 来实现可移植性。这里有一个有争议的有趣话题:
c++ - Is it safe to use -1 to set all bits to true? - Stack Overflow

然而，即使在阅读了这个问题之后，我仍然感到困惑。另外，我正在寻找同时兼容 C89 和 C99 的东西，所以我不知道是否适用相同的方法。假设我有一个 uint_whatever_t 类型。难道我不能先转换为 0 然后按位补码吗？这样可以吗？:

#define UINT_WHATEVER_T_MAX ( ~ (uint_whatever_t) 0 )

有符号整数类型看起来更难破解。我见过几种不同的可能解决方案，但只有 one似乎是可移植的。要么是这样，要么是不正确的。我在谷歌搜索 OFF_T_MAX 和 OFF_T_MIN 时发现了它。感谢 Christian Biere:

#define MAX_INT_VAL_STEP(t) \
    ((t) 1 << (CHAR_BIT * sizeof(t) - 1 - ((t) -1 < 1))) 

#define MAX_INT_VAL(t) \
    ((MAX_INT_VAL_STEP(t) - 1) + MAX_INT_VAL_STEP(t))

#define MIN_INT_VAL(t) \
    ((t) -MAX_INT_VAL(t) - 1)

[...]
#define OFF_T_MAX MAX_INT_VAL(off_t) 

我找不到关于 C89 中不同允许类型的带符号整数表示的任何信息，但 C99 在§J.3.5 中有关于整数可移植性问题的注释:

Whether signed integer types are represented using sign and magnitude, two’s complement, or ones’ complement, and whether the extraordinary value is a trap representation or an ordinary value (6.2.6.2).

这似乎意味着只能使用列出的这三个带符号的数字表示形式。含义是否正确，上面的宏是否与所有三种表示兼容？

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其他想法:
如果有填充位，类函数宏 MAX_INT_VAL_STEP() 似乎会给出不正确的结果。我想知道是否有任何解决方法。

通读signed number representations on Wikipedia我突然想到，对于所有三个有符号整数表示，任何有符号整数类型的 MAX 都是:
关闭符号位，打开所有值位(所有三个)
它的 MIN 可以是:
符号位打开，所有值位打开(符号和大小)
打开符号位，关闭所有值位(一/二补码)

我想我可以通过这样做来测试符号和幅度:

#define OFF_T_MIN ( ( ( (off_t)1 | ( ~ (off_t) -1 ) ) != (off_t)1 ) ? /* sign and magnitude minimum value here */ : /* ones and twos complement minimum value here */ )

那么，由于符号和幅度是符号位打开的，所有值位打开的情况下 off_t 的最小值不是 ~ (off_t) 0 吗？对于最小的一/二补码，我需要一些方法来关闭所有值位，但将符号位保持打开状态。在不知道值位数的情况下不知道如何做到这一点。符号位是否保证总是比最高有效值位高一位？

谢谢，如果帖子太长请告诉我

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编辑 2010 年 12 月 29 日美国东部时间下午 5 点:
正如 ephemient 在下面回答的那样，为了获得无符号类型的最大值，(unsigned type)-1 比 ~0 甚至 ~(unsigned type)0 更正确。据我所知，当您使用 -1 时，它与 0-1 相同，后者将始终导致无符号类型的最大值。

此外，由于可以确定无符号类型的最大值，因此可以确定无符号类型中有多少位值。感谢 Hallvard B. Furuseth 在回复 question on comp.lang.c 时发布的类似 IMAX_BITS() 函数的宏。

/* Number of bits in inttype_MAX, or in any (1<<b)-1 where 0 <= b < 3E+10 */
#define IMAX_BITS(m) ((m) /((m)%0x3fffffffL+1) /0x3fffffffL %0x3fffffffL *30 \
                  + (m)%0x3fffffffL /((m)%31+1)/31%31*5 + 4-12/((m)%31+3))

IMAX_BITS(INT_MAX) computes the number of bits in an int, and IMAX_BITS((unsigned_type)-1) computes the number of bits in an unsigned_type. Until someone implements 4-gigabyte integers, anyway:-)

然而，我的问题的核心仍未得到解答:如何通过宏确定有符号 类型的最小值和最大值。我还在调查这个。也许答案是没有答案。

如果您不是在 StackOverflow 上查看此问题，在大多数情况下您将无法看到建议的答案，直到它们被接受为止。建议到view this question on StackOverflow .

Answer 1

我相信我终于解决了这个问题，但该解决方案仅在配置时可用，而不是编译时或运行时，所以它仍然不是想法。在这里:

HEADERS="#include <sys/types.h>"
TYPE="off_t"
i=8
while : ; do
printf "%s\nstruct { %s x : %d; };\n" "$HEADERS" "$TYPE" $i > test.c
$CC $CFLAGS -o /dev/null -c test.c || break
i=$(($i+1))
done
rm test.c
echo $(($i-1))

思路来自6.7.2.1 paragraph 3:

The expression that specifies the width of a bit-field shall be an integer constant expression with a nonnegative value that does not exceed the width of an object of the type that would be specified were the colon and expression omitted. If the value is zero, the declaration shall have no declarator.

如果这导致在编译时解决问题的任何想法，我将非常高兴。