使用位域获取负值

Question

我有一个与C中位域相关的问题。这里我有这样的结构：

struct Register
{
  int bit:1;
};

int main(void)
{
  struct Register bit = {1};

  printf("\nbit = %d", bit.bit);
  return 0;
}

你能解释一下为什么我会得到：

位 = -1

Answer 1

如果您使用位域，则应该使用

unsigned int

。

signed int

是位域的问题。

Answer 2

使用 unsigned int ，它存储 0 和 1，

struct Register
{
unsigned int bit:1;
};

int main(void)
{
 struct Register bit = {1};

 printf("\nbit = %d", bit.bit);
 return 0;
}

Answer 3

我不确定为什么接受的答案建议避免在位字段中使用有符号 int 类型。任何示例或细节表示赞赏。

cppreference：位字段也提到了带符号的位字段。

signed int，用于有符号位域（signed int b:3；范围为 -4..3）

hacks 和 Klas Lindbäck 的评论中很好地解释了代码意外结果的原因。

但是让我举一些例子来说明一下。

当位域大小为1时，有两个可能的值：

0b0

或

0b1

，分别表示2的补码中的

0

和

-1

。就领域

bit.bit

而言，

struct Register bit = {1};

相当于

bit.bit = 0b1

。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

struct Register
{
  int bit:1;
};

int main()
{
    struct Register bit;

    bit.bit = 0b0;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    bit.bit = 0b1;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    return 0;
}

输出将是

bit = 0
bit = -1

同样，这是位字段大小为 2 的示例。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

struct Register
{
  int bit:2;
};

int main()
{
    struct Register bit;

    bit.bit = 0b00;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    bit.bit = 0b01;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    bit.bit = 0b10;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    bit.bit = 0b11;
    printf("bit = %d\n", bit.bit);

    return 0;
}

输出将是

bit = 0
bit = 1
bit = -2
bit = -1