เหตุใดการกำหนดค่าให้กับฟิลด์บิตจึงไม่ให้ค่าเดิมกลับคืนมา

ฉันเห็นรหัสด้านล่างในโพสต์ Quora นี้ :

#include <stdio.h>

struct mystruct { int enabled:1; };
int main()
{
  struct mystruct s;
  s.enabled = 1;
  if(s.enabled == 1)
    printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
  else
    printf("Is disabled !!\n");
}

ในทั้งสอง C & C ++ ผลลัพธ์ของโค้ดที่เป็นที่ไม่คาดคิด ,

ถูกปิดใช้งาน !!

แม้ว่าจะมีการให้คำอธิบายที่เกี่ยวข้องกับ "บิตเครื่องหมาย" ในโพสต์นั้น แต่ฉันก็ไม่เข้าใจว่าเป็นไปได้อย่างไรที่เราตั้งค่าบางอย่างแล้วมันไม่สะท้อนตามที่เป็นอยู่

ใครสามารถให้คำอธิบายที่ละเอียดกว่านี้?

หมายเหตุ : ทั้งแท็กค & c ++จำเป็นต้องใช้เนื่องจากมาตรฐานของพวกเขาแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับการอธิบายบิตฟิลด์ ดูคำตอบสำหรับสเปค CและC ++ เปค

บิตฟิลด์ถูกกำหนดโดยมาตรฐานไม่ดีอย่างไม่น่าเชื่อ เมื่อได้รับรหัสนี้struct mystruct {int enabled:1;};เราจะไม่รู้ว่า:

• พื้นที่นี้ใช้พื้นที่เท่าใด - หากมีบิต / ไบต์ช่องว่างภายในและตำแหน่งที่อยู่ในหน่วยความจำ
• ตำแหน่งที่บิตอยู่ในหน่วยความจำ ไม่ได้กำหนดและขึ้นอยู่กับความอดทน
• ไม่ว่าint:nบิตฟิลด์จะถือได้ว่าลงชื่อหรือไม่ได้ลงนาม

ในส่วนสุดท้าย C17 6.7.2.1/10 กล่าวว่า:

บิตฟิลด์ถูกตีความว่ามีประเภทจำนวนเต็มที่ลงชื่อหรือไม่ได้ลงชื่อซึ่งประกอบด้วยจำนวนบิตที่ระบุ¹²⁵⁾

หมายเหตุที่ไม่ใช่กฎเกณฑ์อธิบายข้างต้น:

¹²⁵⁾ตามที่ระบุไว้ใน 6.7.2 ด้านบนหากตัวระบุประเภทที่ใช้จริงคือintหรือชื่อ typedef ที่กำหนดเป็นintจะมีการกำหนดการใช้งานไม่ว่าจะมีการลงชื่อหรือไม่ได้ลงนามในช่องบิต

ในกรณีที่บิตฟิลด์ถูกมองว่าเป็นsigned intและคุณสร้างขนาดเป็นบิต1แล้วจะไม่มีที่ว่างสำหรับข้อมูลมีเพียงบิตเครื่องหมายเท่านั้น นี่คือสาเหตุที่โปรแกรมของคุณอาจให้ผลลัพธ์แปลก ๆ กับคอมไพเลอร์บางตัว

แนวทางปฏิบัติที่ดี:

• อย่าใช้บิตฟิลด์เพื่อวัตถุประสงค์ใด ๆ
• หลีกเลี่ยงการใช้intประเภทที่เซ็นชื่อสำหรับการจัดการบิตทุกรูปแบบ

ฉันไม่เข้าใจว่าเป็นไปได้อย่างไรที่เราตั้งค่าบางอย่างแล้วมันไม่ปรากฏขึ้นตามที่เป็นอยู่

คุณถามว่าทำไมคอมไพล์เทียบกับให้ข้อผิดพลาด?

ใช่มันควรจะทำให้คุณมีข้อผิดพลาด และถ้าคุณใช้คำเตือนของคอมไพเลอร์ ใน GCC ด้วย-Werror -Wall -pedantic:

main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:7:15: error: overflow in conversion from 'int' to 'signed char:1' 
changes value from '1' to '-1' [-Werror=overflow]
   s.enabled = 1;
           ^

การให้เหตุผลว่าทำไมสิ่งนี้ถึงถูกกำหนดให้ใช้งานเทียบกับข้อผิดพลาดอาจเกี่ยวข้องกับการใช้งานในอดีตมากกว่าซึ่งการต้องแคสต์อาจหมายถึงการทำลายโค้ดเก่า ผู้เขียนมาตรฐานอาจเชื่อว่าคำเตือนเพียงพอที่จะรับความหย่อนยานสำหรับผู้ที่เกี่ยวข้อง

ฉันจะสะท้อนคำสั่งของ @ Lundin: "อย่าใช้บิตฟิลด์เพื่อจุดประสงค์ใด ๆ " หากคุณมีเหตุผลที่ดีที่จะได้รับระดับต่ำและเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับรายละเอียดเลย์เอาต์หน่วยความจำของคุณที่จะทำให้คุณคิดว่าคุณต้องการบิตฟิลด์ตั้งแต่แรกข้อกำหนดอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องที่คุณเกือบจะมีอยู่จะถูกเรียกใช้โดยไม่ระบุรายละเอียด

(TL; DR - หากคุณมีความซับซ้อนพอที่จะ "ต้องการ" บิตฟิลด์ได้อย่างถูกต้องแสดงว่าไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจนเพียงพอที่จะให้บริการคุณ)

นี่คือพฤติกรรมที่กำหนดไว้ในการนำไปใช้งาน ฉันตั้งสมมติฐานว่าเครื่องที่คุณใช้อยู่นี้ใช้เลขจำนวนเต็มที่ลงนามด้วยคำชมเชยและถือว่าintในกรณีนี้เป็นจำนวนเต็มที่มีลายเซ็นเพื่ออธิบายว่าเหตุใดคุณจึงไม่ป้อนหากเป็นส่วนจริงของคำสั่ง if

struct mystruct { int enabled:1; };

ประกาศenableเป็นฟิลด์ 1 บิต เพราะมันมีการลงนามค่าที่ถูกต้องและ-1 0การตั้งค่าฟิลด์ให้1ล้นบิตที่ย้อนกลับไป-1(นี่คือพฤติกรรมที่ไม่ได้กำหนด)

โดยพื้นฐานแล้วเมื่อจัดการกับบิตฟิลด์ที่ลงนามแล้วค่าสูงสุด2^(bits - 1) - 1คือ0ในกรณีนี้

คุณอาจคิดว่าในระบบเสริมของ 2 บิตซ้ายสุดคือบิตเครื่องหมาย จำนวนเต็มที่ลงนามใด ๆ ที่มีชุดบิตทางซ้ายสุดจึงเป็นค่าลบ

หากคุณมีเลขจำนวนเต็ม 1 บิตจะมีเฉพาะเครื่องหมายบิตเท่านั้น ดังนั้นการกำหนดให้1กับบิตเดียวนั้นสามารถกำหนดได้เฉพาะบิตเครื่องหมายเท่านั้น ดังนั้นเมื่ออ่านย้อนกลับค่าจะถูกตีความว่าเป็นลบและเท่ากับ -1

ค่าที่จำนวนเต็มลงนาม 1 บิตสามารถเก็บได้คือ-2^(n-1)= -2^(1-1)= -2^0= -1และ2^n-1= 2^1-1=0

ตามมาตรฐาน C ++ n4713จะมีข้อมูลโค้ดที่คล้ายกันมาก ประเภทที่ใช้คือBOOL(กำหนดเอง) แต่สามารถใช้กับประเภทใดก็ได้

12.2.4

⁴ถ้าค่าจริงหรือเท็จถูกเก็บไว้ในบิตฟิลด์ของชนิดboolขนาดใดก็ได้ (รวมถึงฟิลด์บิตหนึ่งบิต)boolค่าดั้งเดิมและค่าของบิตฟิลด์จะต้องเปรียบเทียบกัน ถ้าค่าของตัวแจงนับถูกเก็บไว้ในบิตฟิลด์ของประเภทการแจงนับเดียวกันและจำนวนบิตในฟิลด์บิตมีขนาดใหญ่พอที่จะเก็บค่าทั้งหมดของประเภทการแจงนับนั้น (10.2) ค่าตัวนับดั้งเดิมและ ค่าของบิตทุ่งจะเปรียบเทียบเท่ากับ [ตัวอย่าง:

enum BOOL { FALSE=0, TRUE=1 };
struct A {
  BOOL b:1;
};
A a;
void f() {
  a.b = TRUE;
  if (a.b == TRUE)    // yields true
    { /* ... */ }
}

- ตัวอย่างตอนท้าย]

เมื่อมองแวบแรกส่วนที่เป็นตัวหนาจะเปิดให้ตีความได้ อย่างไรก็ตามเจตนาที่ถูกต้องจะชัดเจนเมื่อenum BOOLได้มาจากไฟล์int.

enum BOOL : int { FALSE=0, TRUE=1 }; // ***this line
struct mystruct { BOOL enabled:1; };
int main()
{
  struct mystruct s;
  s.enabled = TRUE;
  if(s.enabled == TRUE)
    printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
  else
    printf("Is disabled !!\n");
}

ด้วยรหัสด้านบนจะให้คำเตือนโดยไม่มี-Wall -pedantic:

คำเตือน: 'mystruct :: enable' มีขนาดเล็กเกินไปที่จะเก็บค่าทั้งหมดของ 'enum BOOL' struct mystruct { BOOL enabled:1; };

ผลลัพธ์คือ:

ถูกปิดใช้งาน !! (เมื่อใช้enum BOOL : int)

หากenum BOOL : intทำให้เรียบง่ายenum BOOLผลลัพธ์จะเป็นไปตามมาตรฐานด้านบนระบุ:

ถูกเปิดใช้งาน (เมื่อใช้งานenum BOOL)

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้เช่นเดียวกับคำตอบอื่น ๆ เพียงไม่กี่คำintประเภทนั้นไม่ใหญ่พอที่จะเก็บค่า "1" ไว้ในบิตบิตเดียว

ไม่มีอะไรผิดกับความเข้าใจของคุณเกี่ยวกับ bitfields ที่ฉันเห็น สิ่งที่ฉันเห็นคือคุณกำหนด mystruct ใหม่ก่อนเป็นstruct mystruct {int enable: 1; }แล้วเป็นโครงสร้าง mystruct s; . สิ่งที่คุณควรเขียนคือ:

#include <stdio.h>

struct mystruct { int enabled:1; };
int main()
{
    mystruct s; <-- Get rid of "struct" type declaration
    s.enabled = 1;
    if(s.enabled == 1)
        printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
    else
        printf("Is disabled !!\n");
}