设置为 CHAR_MAX 的 char 值是否保证环绕到 CHAR_MIN？

Question

我的代码：

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main()
{
    char c = CHAR_MAX;
    c += 1;
    printf("CHAR_MIN=%d CHAR_MAX=%d c=%d (%c)\n", CHAR_MIN, CHAR_MAX, c, c);
}

输出：

CHAR_MIN=-128 CHAR_MAX=127 c=-128 ()

我们看到，当我们将 char 变量设置为 CHAR_MAX 时，它会环绕到 CHAR_MIN。这种行为有保证吗？或者它会是未定义的行为还是特定于实现的行为？ C99 标准对此有何规定？

[注意：What happen when give value bigger than CHAR_MAX (127) to char or C- why char c=129 will convert into -127? 没有解决这个问题，因为他们谈论的是分配一个超出范围的值，而不是将一个值递增到一个超出范围的值。]

Answer 1

问题有两个：首先，是

char c = CHAR_MAX;
c += 1;

评价不同于

char c = CHAR_MAX;
c = c + 1;

答案是不，不是，因为C11/C18 6.5.16.2p3:

A compound assignment of the form E1 op = E2 is equivalent to the simple assignment expression E1 = E1 op (E2) except that the lvalue E1 is evaluated only once, and with respect to an indeterminately-sequenced function call, the operation of a compound assignment is a single evaluation. If E1 has an atomic type, compound assignment is a read-modify-write operation with memory_order_seq_cst memory order semantics. 113)

那么，问题是c = c + 1中会发生什么。这里 + 的操作数经过通常的算术转换，因此 c 和 1 被提升为 int，除非真正古怪的架构要求提升 char至 unsigned int。然后对 + 的计算进行求值，并将 int/unsigned int 类型的结果转换回 char 并存储在 c.

有 3 种实现定义的方法可以对其进行评估：

CHAR_MIN 为 0，因此 char 是无符号的。

然后 char 被提升为 int 或 unsigned int，如果它被提升为 int，则 CHAR_MAX + 1 必然适合int 也不会溢出，或者如果 unsigned int 它可能适合或环绕为零。当结果值（在数值上为 CHAR_MAX + 1 或 0 在模数减少后返回 c 时，在模数减少后它将变为 0，即 CHAR_MIN
否则char是有符号的，那么如果CHAR_MAX小于INT_MAX，CHAR_MAX + 1的结果将适合一个int，并且标准 C11/C18 6.3.1.3p3 适用于发生在赋值 :
上的转换
1. 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.
或者，iffsizeof (int) == 1和char是有符号的，则char 被提升为 int，并且 CHAR_MAX == INT_MAX => CHAR_MAX + 1 将导致整数溢出并且 行为将是未定义的 .

即可能的结果是：

如果char是无符号整数类型，结果总是0，即CHAR_MIN.
否则char为有符号整数类型，行为为implementation-defined/undefined:
- CHAR_MIN 或其他实现定义的值，
- 引发了一个实现定义的信号，可能会终止程序，
- 或者在 sizeof (char) == sizeof (int).

所有增量操作 c = c + 1、c += 1、c++ 和 ++c 在同一平台上具有相同的副作用。表达式 c++ 的计算值将是增量前 c 的值；对于其他三个，它将是增量后c的值。

设置为 CHAR_MAX 的 char 值是否保证环绕到 CHAR_MIN？

Is a char value set to CHAR_MAX guaranteed to wrap around to CHAR_MIN?

c

standards

integer-overflow

char

language-lawyer