C ++中的Bitfields

Question

我有以下自學習代碼：

#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位寬，或者最大值是15，結果如下。

2
0
1

例如， filed1可以是0到7（包括）， field2和k從0到15.為什么會出現這樣的結果？ 也許它應該全部為零？

Answer 1

你滿是田野。 我們以k為例，它是4位寬。 正如你所說，它可以保存0到15之間的值，這是二進制表示

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

所以當你指定18時，有二進制表示

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.

等效也適用於其他字段。

Answer 2

您有這些結果，因為分配溢出每個位域。

變量filed1是3位，但是8需要4位才能呈現（1000）。 低三位全為零，因此filed1為零。

對於filed2由10001表示，但filed2僅為4位。 低四位表示值1。

最后，對於k ，18由10010表示，但k僅為4位。 低四位表示值2。

我希望這有助於澄清事情。

Answer 3

在C ++中，當你達到它的上限時，任何無符號類型都會回繞[1]。 當您定義4位的位域時，您存儲的每個值也會被包裹。 大小為4的位域的可能值為0-15。 如果你存儲'17'，那么你換成'1'，對於'18'你再加一個'2'。

在數學上，包裝值是模數目標類型的可能值的模數的原始值：

對於大小為4的位域（2 ** 4個可能的值）：

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

對於大小為3的位域（2 ** 3個可能的值）：

8 % 8 == 0.

[1]對於已簽名的類型，情況並非如此，因為未定義會發生什么。