POSIX在stdint.h中的“二进制补码表示”是什么意思？

Question

众所周知，有符号整数溢出会调用未定义的行为，并且对有符号整数的按位操作最多也是不可靠的。 因此，我发现POSIX标准中的这一行很奇怪：

type_f name int N _t指定一个有符号整数类型，其宽度为N，没有填充位和二进制补码表示。 因此，int8_t表示具有正好8位宽度的有符号整数类型。

这是一个相当模糊的陈述，可能意味着这些事情的任何组合：

根据文件的其余部分，（1）和（2）对我来说似乎都很明显。 （1）由INTN_MIN / MAX的定义明确指定。 （2）暗示为“无填充位”。

如果有的话，POSIX需要（3），（4）和（5）中的哪一个？

Answer 1

TL; DR

1，3，4是真实的任何C99，C11编译器在哪里intN_t存在。 2在任何存在int8_t C11编译器中都是如此 - 因为int8_t的存在意味着CHAR_BIT为8. 5特别是C不需要 - 未定义有符号整数溢出的行为。

POSIX限制允许的C实现，以便CHAR_BIT必须为8，整数表示为2的补码。 因此在POSIX平台兼容C99 / C11编译器必须有int8_t ，这使得语句1，2，3和4上POSIX真。 由于POSIX没有说明有符号整数溢出，因此它仍未定义，因此5为假。

引用的句子是从C11（C99）标准逐字逐句采用的。 C11 7.20.1.1p1 ：

typedef name intN_t指定一个有符号整数类型，其宽度为N ，没有填充位和二进制补码表示 。 因此， int8_t表示这样的带符号整数类型，其宽度恰好为8位。

int8_t在C中是可选的，因此标准中仅存在此片段甚至不需要2的补码表示。 C11 7.20.1.1p3 ：

这些类型是可选的。 但是，如果实现提供宽度为8,16,32或64位的整数类型，没有填充位，并且（对于具有二进制补码表示的有符号类型），它应定义相应的typedef名称。

在你的原始陈述中，

当然是正确的，但是这样的事情并不是来自两个补码表示 。 在任何一个补码架构上， int范围从INT_MIN到INT_MAX 。 但是，由此得出的INTN_MIN是INTN_MIN具有值 。
不遵循两个补码表示 。 sizeof(intN_t)是N / CHAR_BIT 。 但是，POSIX要求CHAR_BIT为8，因此sizeof(intN_t)确实是N / 8
这是两个补码表示中唯一的结果
不是来自二进制补码表示，而是二进制补码的组合，并且没有填充位。
不是来自二进制补码表示 ，并且C和POSIX都不需要。

类型int8_t不是由POSIX指定的，而是由POSIX采用和扩充的C99，C11。 POSIX增加了两个限制：* CHAR_BIT必须精确为8而不是更大，即使C编程语言允许*也不允许使用一个补码或整数的符号和幅度表示，即使它们被C允许编程语言

C99，C11指定如果存在 ，则intN_t类型必须具有正确的位，没有填充位和2的补码。 如果int8_t存在，则其sizeof必须为1，因为它是signed char的同义词，而CHAR_BIT等于8。

不存在intN_t的陷阱表示，但这并不意味着具有明确不确定值的那些对象必须具有相同的值，或者将这些值传递给库函数将具有已定义的行为。 请考虑以下片段：

int32_t *foo = malloc(sizeof(int32_t));
printf(PRId32 "\n", *foo);
printf(PRId32 "\n", *foo);
free(foo);

编译器甚至不需要调用malloc ; 它可以将其编译为相当于puts("42\\n666"); - 即使没有int32_t类型的陷阱值。 这是因为malloc ：

[...]为一个对象分配空间，该对象的大小由大小指定， 其值是不确定的 。

不确定的确意味着不稳定; 无法确定

有符号整数溢出的行为始终未定义。