UB 是否给 printf 一个 char 参数，而 printf 需要一个 int？

Question

我是否正确理解该程序导致 UB 的标准：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char a = 'A';
    printf("%c\n", a);
    return 0;
}

当它在sizeof(int)==1 && CHAR_MIN==0的系统上执行时？

因为如果a 是无符号的并且具有与int 相同的大小(1)，它将被提升为unsigned int [1] (2)，而不是int，因为a int 不能代表 char 的所有值。格式说明符 "%c" 需要 int [2] 并且在 printf() 中使用错误的签名会导致 UB [3]。

ISO/IEC 9899 中针对 C99 的相关引用

[1] 根据 C99 6.3.1.1:2 升级为int：

如果int 可以表示原始类型的所有值，则该值为 转换为int；否则，它将转换为unsigned int。 这些称为整数促销。所有其他类型都是 整数促销保持不变。

[2] 格式说明符 "%c" 需要 int 参数，C99 7.19.6.1:8 c：

如果不存在 l 长度修饰符，则 int 参数将转换为 unsigned char，然后写入结果字符。

[3] 在fprintf() (3) 中使用错误的类型，包括错误的签名，根据 C99 7.19.6.1:9 导致 UB：

... 如果任何参数不是对应的正确类型 转换规范，行为未定义。

va_arg 宏给出了具有不同符号的相同类型的例外，但printf() 没有，并且没有要求printf() 使用va_arg (4)。

脚注： （标有 (n)）

1. 这意味着INT_MAX==SCHAR_MAX，因为char 没有填充。

2. 另请参阅此问题：Is unsigned char always promoted to int?

3. 同样的规则适用于printf()，参见 C99 7.19.6.3:2

4. 另请参阅此问题：Does printf("%x",1) invoke undefined behavior?

Answer 1

TL;DR 没有 UB（无论如何在我的解释中）。

6.2.5 类型
6. 对于每一种有符号整数类型，都有一个对应的（但不同的）无符号整数类型（用关键字unsigned指定），它使用相同的存储量（包括符号信息）并且具有相同的对齐要求。
9.有符号整数类型的非负值范围是对应无符号整数类型的一个子范围，相同值在每种类型中的表示是相同的^41)
41) 相同的表示和对齐要求意味着作为函数的参数、函数的返回值和联合成员的可互换性。

还有

7.16.1.1 va_arg 宏
2 va_arg 宏扩展为具有指定类型和调用中下一个参数的值的表达式。 [...]如果没有实际的下一个参数，或者类型与实际的下一个参数的类型不兼容（根据默认参数提升），则行为未定义，但以下情况除外：

• 一种是有符号整数类型，另一种是对应的无符号整数类型，值在两种类型中都可以表示；

7.21.6.8 vfprintf 函数
²⁸⁸⁾ [...] 函数 vfprintf、vfscanf、vprintf、vscanf、vsnprintf、vsprintf 和 vsscanf 调用 va_arg 宏 [...]

因此，只要值在范围内，无符号类型不是“对应（有符号）转换规范的错误类型”是理所当然的。

主要编译器不会警告有符号/无符号格式规范不匹配的事实，即使它们确实警告其他不匹配，即使相应类型在给定平台上具有相同的表示形式（例如long和long long)。

Answer 2

程序可能有未定义的行为，也可能没有取决于实现的特征。

例如，执行的程序

int x = 32767;
x++;

（否则定义明确）在 INT_MAX > 32767 的实现上具有明确定义的行为，否则为未定义的行为。

你的程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char a='A';
  printf("%c\n",a);
  return 0;
}

对于INT_MAX >= CHAR_MAX 的任何托管实现都有明确定义的行为。在任何此类实现中，'A' 的值都会提升为 int，这是 %c 所期望的。

如果INT_MAX < CHAR_MAX（这意味着普通的char 是无符号的，而CHAR_BIT >= 16），则a 的值将提升为unsigned int。 N1570 7.21.6.1p9：

如果任何参数不是对应的正确类型 转换规范，行为未定义。

暗示这具有未定义的行为。

在实践中，(a) 此类实现很少见，可能根本不存在（我听说的 CHAR_BIT > 8 的现有 C 实现仅用于 DSPs，并且此类实现可能是独立的），以及 (b)任何此类实现都可能旨在优雅地处理此类情况。

Answer 3

我是否理解这个程序导致 UB 的标准正确：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char a='A';
  printf("%c\n",a);
  return 0;
}

当它在 sizeof(int)==1 && CHAR_MIN==0 的系统上执行时？

这将是对该标准的合理解释。但是，如果生成了具有这种类型特征组合的实现以供真正使用，我完全相信它将为%c 指令提供适当的支持——作为扩展，如果有人想解释它大大地。然后，示例程序将具有关于该实现的明确定义的行为，无论 C 标准是否也被解释为定义该行为。我想我将实施质量问题归结为“供真正使用”。