ANSI C是否支持带符号/无符号位字段？

Question

将位字段限定为有符号/无符号是否有意义？

Answer 1

标准（ISO / IEC 9899：1999）的相关部分是6.7.2.1＃4：

位域的类型必须是_Bool的合格或不合格版本，signed int，unsigned int或其他一些实现定义的类型。

Answer 2

是。 来自这里的一个例子：

struct {
  /* field 4 bits wide */
  unsigned field1 :4;
  /*
   * unnamed 3 bit field
   * unnamed fields allow for padding
   */
  unsigned        :3;
  /*
   * one-bit field
   * can only be 0 or -1 in two's complement!
   */
  signed field2   :1;
  /* align next field on a storage unit */
  unsigned        :0;
  unsigned field3 :6;
}full_of_fields;

只有您知道在您的项目中是否有意义； 通常，如果该字段可以有意义地为负数，则它适用于多于一位的字段。

Answer 3

将变量限定为有符号或无符号非常重要。 编译器需要知道在比较和转换期间如何处理变量。 检查此代码的输出：

#include <stdio.h>

typedef struct
{
    signed s : 1;
    unsigned u : 1;
} BitStruct;

int main(void)
{
    BitStruct x;

    x.s = 1;
    x.u = 1;

    printf("s: %d \t u: %d\r\n", x.s, x.u);
    printf("s>0: %d \t u>0: %d\r\n", x.s > 0, x.u > 0);

    return 0;
}

输出：

s: -1    u: 1
s>0: 0   u>0: 1

编译器仅使用1或0来存储变量。对于有符号变量，最高有效位确定符号（高被视为负）。 因此，有符号变量以二进制形式存储为1时，却被解释为负数。

在此主题上扩展，无符号的两位数的范围为0到3，而有符号的两位数的范围为-2到1。

Answer 4

我认为安德鲁不是在谈论单位比特字段。 例如，4位字段：3位数字信息，一位符号。 尽管我承认无法提出这样的方案，但这完全是有道理的。

更新：我并不是说我无法想到多位位域的用途（在2400bps调制解调器时代一直使用它们来尽可能多地压缩数据以进行传输），但是我想不到用于带符号位字段的一种用法，特别是不是古朴的，明显的用法，对于读者来说，这将是一个“啊哈”时刻。

Answer 5

无疑，ANSI-C提供了有符号和无符号位字段。 它是必需的。 这也是编写针对IEEE-754浮点类型[[1] [5] [10]]，[[1] [8] [23]]和[[1] [10] [53]的调试器覆盖的一部分]。 这在机器类型或此类数据的网络转换中，或在通过链接（如视频卡纹理）发送之前，检查转换是否是双精度转换（数学上为64位）到半精度（压缩为16位）时很有用。

// Fields need to be reordered based on machine/compiler endian orientation

typedef union _DebugFloat {
   float f;
   unsigned long u;
   struct _Fields {
        signed   s :  1;
        unsigned e :  8;
        unsigned m : 23;
      } fields; 
   } DebugFloat;

埃里克

Answer 6

是的，它可以。 C位字段本质上只是有限范围的整数。 通常，硬件接口将位打包在一起，以便某些控制可以从-8到7，在这种情况下，您确实需要有符号的位域，或者从0到15，在这种情况下，您需要无符号的位-领域。

Answer 7

有符号位域有用的一个地方是在仿真中，其中仿真的机器的位数少于默认字的位数。

我目前正在仿真48位计算机，并尝试找出通过位域在64位“ long long”中使用48位是否合理……生成的代码与我所使用的相同做了所有的掩蔽，符号扩展等，但是它读起来好多了...

Answer 8

由于平台掩码可能会处理由于移位等引起的溢出，因此位掩码签名类型因平台硬件而异。

任何一半好的质量检查工具都会在使用时警告您。

Answer 9

根据此参考，有可能：
http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/macxhelp/v6v81/index.jsp?topic=/com.ibm.vacpp6m.doc/language/ref/clrc03defbitf.htm

Answer 10

如果对“位”进行了签名，则您的范围为-1、0、1，然后变成三进制数字。 我认为在此不适合使用标准缩写，但可以进行有趣的对话:)