“可表示”在C11中意味着什么？

Question

根据C11 WG14 draft version N1570：

标题<ctype.h>声明了几个对字符分类和映射有用的函数。在所有情况下，论证都是int，其值应表示为unsigned char或等于宏EOF的值。如果参数具有任何其他值，则行为未定义。

是不确定的行为？：

#include <ctype.h>
#include <limits.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
  char c = CHAR_MIN; /* let assume that char is signed and CHAR_MIN < 0 */
  return isspace(c) ? EXIT_FAILURE : EXIT_SUCCESS;
}

该标准是否允许将char传递给isspace()（char到int）？换句话说，char转换为int后可以表示为unsigned char吗？

---

这是wiktionary defines "representable"的方式：

能够代表。

char能否代表unsigned char？是。 §6.2.6.1/ 4：

存储在任何其他对象类型的非位字段对象中的值由n个× CHAR_BIT位组成，其中n是该类型对象的大小（以字节为单位）。该值可以复制到unsigned char [n]类型的对象中（例如，通过memcpy）;生成的字节集称为值的对象表示。

sizeof(char) == 1因此它的对象表示是unsigned char[1]，即char能够表示为unsigned char。我哪里错了？

具体的例子，我可以将[-2, -1, 0, 1]表示为[0, 1, 2, 3]。如果我不能那么？

---

相关：根据§6.3.1.3，isspace((unsigned char)c)是可移植的，如果INT_MAX >= UCHAR_MAX，否则它是实现定义的。

Answer 1

在char被签名的假设下，这将是undefined behavior，否则它是明确定义的，因为CHAR_MIN将具有值0。更容易看出以下内容的意图和含义：

其值应表示为无符号字符或等于宏EOF的值

如果我们从7.4读到部分Rationale for International Standard—Programming Languages—C字符处理<ctype.h>（强调我的前进）：

由于这些函数通常主要用作宏，因此它们的域仅限于无符号字符中可表示的小正整数加上EOF的值。 EOF传统上是-1，但可以是任何负整数，因此可以与任何有效的字符代码区分开。因此，通过将参数用作小数组属性的索引，可以有效地实现这些宏。

所以有效值是：

1. 可以放入unsigned char的正整数
2. EOF是一些实现定义的负数

尽管这是C99的基本原理，因为您所指的特定措辞不会从C99变为C11，因此基本原理仍然适用。

我们还可以找到为什么接口使用int作为参数而不是char，来自7.1.4部分使用库函数，它说：

所有库原型都是根据“加宽”类型指定的，以前声明为char的参数现在写为int。这确保了可以在范围内使用或不使用原型来调用大多数库函数，从而保持与C89之前代码的向后兼容性。但请注意，由于printf和scanf等函数使用可变长度参数列表，因此必须在原型范围内调用它们。

Answer 2

一个类型中可表示什么意思？

重新制定，类型是基础位模式意味着什么的约定。因此，值可以在类型中表示，如果该类型指定了某种意义的位模式。

转换（可能需要转换）是从值（用特定类型表示）到目标类型中表示的值（可能不同）的映射。

---

在给定的假设下（char签名），CHAR_MIN肯定是否定的，你引用的文字没有留下解释的余地​​： 是的，它是未定义的行为，因为unsigned char不能代表任何负数。

如果这个假设不成立，那么你的程序将是明确定义的，因为CHAR_MIN将是0，unsigned char的有效值。

因此，我们有一个案例，它是实现定义的程序是未定义的还是定义良好的。

---

顺便说一句，不能保证sizeof(int)>1或INT_MAX >= CHAR_MAX，所以int可能无法代表unsigned char可能的所有值。

由于转换定义为保值，因此签名的char始终可以转换为int。 但如果它是否定的，那就不会改变将负值表示为unsigned char的不可能性。 （定义转换，因为始终定义从任何整数类型到任何unsigned积分类型的转换，但缩小转换需要转换。）

Answer 3

（对我而言）揭示的引用是§6.3.1.3/ 1：

如果值可以由新类型表示，则不会更改。

即，如果必须更改该值，则该值不能由新类型表示。

因此，unsigned类型不能代表负值。

要回答标题中的问题：“可表示”是指“可以用§6.3.1.3表示”，与§6.2.6.1中的“对象表示”无关。

回想起来似乎微不足道。我可能会对将b'\xFF'，0xff，255，-1视为Python中相同字节的习惯感到困惑：

>>> (255).to_bytes(1, 'big')
b'\xff'
>>> int.from_bytes(b'\xFF', 'big')
255
>>> 255 == 0xff
True
>>> (-1).to_bytes(1, 'big', signed=True)
b'\xff'

并且不相信将字符传递给字符分类函数（例如isspace(CHAR_MIN)）是一种未定义的行为。