ANSI C：为什么字符函数接受 int 参数而不是 char 参数？

Question

为什么字符函数接受int参数而不是char参数？

<ctype.h>

int isalnum(int c); 
int isalpha(int c); 
int iscntrl(int c); 
int isdigit(int c); 
int isgraph(int c); 
int islower(int c); 
int isprint(int c); 
int ispunct(int c); 
int isspace(int c); 
int isupper(int c); 
int isxdigit(int c); 
int tolower(int c); 
int toupper(int c); 

- Amir Saniyan

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我怀疑答案类似于这里给出的答案。在C语言中，字符字面量的类型是int。 - Cody Gray

@Cody：这两个决定可能是相关的，因为在 C 语言中对字符进行“计算”的正确数据类型是 int。但是，字面值与这些函数参数具有相同的类型并不像看起来那么简单。您可以编写 isalnum('a')，但不能保证能编写 isalnum(CHAR_MIN)，或者对应于您实现中的 CHAR_MIN 的任何字符文字，因为它可能是负数。为了与这些函数匹配，字符字面值确实需要具有 unsigned 类型，但将它们转换为 char 会潜在地出现问题。 - Steve Jessop

Answer 1

在C语言中，字符和整数密切相关。

当你从输入流接收一个字符时，它必须能表示每个字符以及文件结束符号。

这意味着char类型不够大，因此使用更宽的类型。

C99理论文档指出:

由于这些函数通常主要用作宏，因此它们的域被限制为可在无符号char中表示的小正整数，加上EOF的值。EOF传统上为-1，但可以是任何负整数，并且可区分于任何有效的字符代码。因此，可以通过将参数用作属性小数组的索引来高效地实现这些宏。

标准本身有这样的说法:

头文件<ctype.h>声明了几个用于分类和映射字符的有用函数。在所有情况下，参数都是int类型，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。

- paxdiablo

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下一个规模更大的数据类型实际上是“short”。但是，当这些被发明时，“short”将会像“char”一样被提升为“int”。 - Jerry Coffin

@JerryCoffin 你的意思是什么？无论何时在表达式中使用，所有的short类型都会被提升为int类型。 - Lundin

@AmirSaniyan：while ((mychar = tolower(getchar()) != EOF) { /* do stuff */ } 从技术上讲，非ASCII值会返回未定义的值，但是“这种行为是未定义的”有什么时候能阻止任何人依赖它呢？ - tbert

@Jerry：更重要的是，在这些东西被发明的时候，许多地方的short和char大小相同。虽然标准没有明确要求，但在几乎所有地方，int都比char大。如果它们大小相同，实现者将需要一个特殊的“保留”负值，它不是执行字符集中的代码点，并且永远无法从任何类型的输入（包括例如二进制文件流）中读取，并将其用作EOF。我不确定这是否合法，因为这意味着有一个char值无法写入文件并读回。 - Steve Jessop

@SteveJessop：哪个编译器使char和short大小相同？我很确定AT＆T编译器和Whitesmiths都没有。我记得有很多早期的编译器（例如BDS C）根本没有short，但没有一个将其大小与char相同。 - Jerry Coffin

@Jerry：对不起，我很困惑。出于某种原因，我认为short在8位和16位系统上通常是8位，但这当然不符合规范。考虑一下，我不确定我是否真的使用过short。 - Steve Jessop

Answer 2

在C语言刚被发明时，函数参数没有编译时检查。如果调用foo(bar,boz)，并且bar和boz是int类型，编译器会将两个int值推送到堆栈上，调用foo，并希望它期望得到两个int值。由于小于int的整数类型在评估表达式时会提升为int，因此在原型发明之前编写的C函数无法传递任何更小的整数类型。

- supercat

Answer 3

除了普通字符值外，它们还需要接受EOF。它们也早于函数原型的发明。当时，没有办法将char传递给函数，它总是先被提升为int。

- Jerry Coffin

Answer 4

是的，这可能是为了适应EOF而设计的，它始终是一个非字符值，虽然不同系统的EOF确切值可能会有所不同，但它永远不会与任何字符代码相同。

- Gargi Srinivas