C ++中的Bitfields

Question

我有以下自学习代码：

#include <iostream>
using namespace std;
struct bitfields{
    unsigned field1: 3;
    unsigned field2: 4;
    unsigned int k:  4;
};

int main(){
    bitfields field;
    field.field1=8;
    field.field2=1e7;
    field.k=18;
    cout<<field.k<<endl;
    cout<<field.field1<<endl;
    cout<<field.field2<<endl;
    return 0;
}

我知道unsigned int k:4意味着k是4位宽，或者最大值是15，结果如下。

2
0
1

例如， filed1可以是0到7（包括）， field2和k从0到15.为什么会出现这样的结果？ 也许它应该全部为零？

Answer 1

你满是田野。 我们以k为例，它是4位宽。 正如你所说，它可以保存0到15之间的值，这是二进制表示

0  -> 0000
1  -> 0001
2  -> 0010
3  -> 0011
...
14 -> 1110
15 -> 1111

所以当你指定18时，有二进制表示

18 -> 1 0010 (space added between 4th and 5th bit for clarity)

k只能保持低四位，所以

k = 0010 = 2.

等效也适用于其他字段。

Answer 2

您有这些结果，因为分配溢出每个位域。

变量filed1是3位，但是8需要4位才能呈现（1000）。 低三位全为零，因此filed1为零。

对于filed2由10001表示，但filed2仅为4位。 低四位表示值1。

最后，对于k ，18由10010表示，但k仅为4位。 低四位表示值2。

我希望这有助于澄清事情。

Answer 3

在C ++中，当你达到它的上限时，任何无符号类型都会回绕[1]。 当您定义4位的位域时，您存储的每个值也会被包裹。 大小为4的位域的可能值为0-15。 如果你存储'17'，那么你换成'1'，对于'18'你再加一个'2'。

在数学上，包装值是模数目标类型的可能值的模数的原始值：

对于大小为4的位域（2 ** 4个可能的值）：

18 % 16 == 2
17 % 16 == 1

对于大小为3的位域（2 ** 3个可能的值）：

8 % 8 == 0.

[1]对于已签名的类型，情况并非如此，因为未定义会发生什么。