无符号整数位域移位产生有符号整数

Question

让我们考虑以下程序test.c ：

#include <stdio.h>

struct test {
    unsigned int a:5;
};

int main () {
    unsigned int i;
    struct test t = {1};
    for (i = 0; i < t.a << 1; i++)
        printf("%u\n", i);
    return 0;
}

使用gcc -Wsign-compare test.c编译时，会生成以下警告（使用gcc 4.8.1进行测试）：

test.c:9:19: warning: comparison between signed and unsigned integer expressions [-Wsign-compare]
     for (i = 0; i < t.a << 1; i++)
                   ^

clang -Wsign-compare test.c生成以下内容（使用clang 3.2进行测试）：

test.c:9:19: warning: comparison of integers of different signs: 'unsigned int' and 'int' [-Wsign-compare]
    for (i = 0; i < t.a << 1; i++)
                ~ ^ ~~~~~~~~
1 warning generated.

因此，右操作数（移位的无符号位字段）变为有符号的int。 此警告显示包含的1到31之间的任何位字段值。 对于更高的值，不会产生警告。 这很奇怪。

这是使用unsigned short ， unsigned int和unsigned long类型的位字段测试的。 后者不会显示包含32到64之间的位字段值的任何警告。

当没有进行移位时没有警告，因此位字段按预期无符号。

为什么大小低于32位的位字段在移位时会被签名？ 我认为这不是一个bug，因为这与gcc和clang都是一致的。 我一定错过了一些关于比特字段（或移位）如何工作的信息但是什么？ 如何转换无符号值会产生有符号值？

Answer 1

整数推广应用于草案C99标准第6.5.7节中所涵盖的转换操作数。 按位移位操作符第3段说（ 强调我的前进 ）：

对每个操作数执行整数提升。[...]

第6.3.1.1节布尔，字符和整数第2节中介绍了位域的整数提升，其中说明：

如果可以使用int或unsigned int，则可以在表达式中使用以下内容：

并包含以下项目符号：

- _Bool，int，signed int或unsigned int类型的位字段 。

然后说：

如果int可以表示原始类型的所有值，则该值将转换为int; 否则，它将转换为unsigned int。 这些被称为整数促销 。 ^48）所有其他类型的整数提升不变。

在C11标准草案中澄清：

如果int可以表示原始类型的所有值（由宽度限制，对于位字段） ，则该值将转换为int; 否则，它将转换为unsigned int。 这些被称为整数促销。 ^58）所有其他类型由整数促销保持不变。

所以这是预期的行为。