为何-LLONG_MIN会引发未定义行为？基于C11标准的推导问询

要搞清楚这个问题，我们从C11标准6.5.3.3p3条款出发逐步推导：

单目-运算符的结果是其（经提升的）操作数的负值，操作数会执行整数提升，结果为提升后的类型。

首先明确几个前提：

• LLONG_MIN是long long类型能表示的最小有符号整数值，以常见的64位long long为例，它的值是-2^63。
• long long类型的可表示范围是[-2^63, 2^63 - 1]，这个类型无法容纳2^63这个值。

接下来对应条款分析：

1. 整数提升环节：LLONG_MIN本身就是long long类型，且其精度高于int，因此整数提升后类型仍然是long long。
2. 计算负值的要求：按照条款，-LLONG_MIN的结果应该是LLONG_MIN的负值，也就是2^63，但这个值超出了long long类型的可表示范围。
3. 未定义行为的触发：C标准规定，当有符号整数运算的结果超出其类型的可表示范围时，会产生未定义行为。这里的单目-运算属于有符号整数运算，结果无法被目标类型容纳，因此直接触发未定义行为。

另外需要注意，标准并没有要求单目-运算符通过「按位取反加1」的方式实现——但这并不是引发未定义行为的直接原因，核心还是运算结果超出了类型的可表示范围，和具体的实现方式无关。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pmor