Tại sao việc gán giá trị cho một trường bit không cho lại cùng giá trị?

Tôi đã thấy đoạn mã dưới đây trong bài đăng Quora này :

#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");
}

Trong cả C & C ++, đầu ra của mã là không mong muốn ,

Bị vô hiệu hóa !!

Mặc dù giải thích liên quan đến "bit ký hiệu" được đưa ra trong bài đăng đó, tôi không thể hiểu, làm thế nào có thể chúng tôi đặt một cái gì đó và sau đó nó không phản ánh đúng như vậy.

Ai đó có thể giải thích cặn kẽ hơn không?

Lưu ý : Cả hai thẻc & c ++là bắt buộc, vì tiêu chuẩn của chúng hơi khác nhau để mô tả các trường bit. Xem câu trả lời cho đặc tả C và đặc tả C ++ .

Các trường bit được định nghĩa rất kém theo tiêu chuẩn. Với mã này struct mystruct {int enabled:1;};, chúng tôi không biết:

• Dung lượng này chiếm bao nhiêu - nếu có các bit / byte đệm và vị trí của chúng trong bộ nhớ.
• Vị trí của bit trong bộ nhớ. Không được xác định và cũng phụ thuộc vào đặc tính.
• Cho dù một trường int:nbit được coi là có dấu hay không có dấu.

Về phần cuối cùng, C17 6.7.2.1/10 nói:

Trường bit được hiểu là có kiểu số nguyên có dấu hoặc không dấu bao gồm số bit được chỉ định ¹²⁵⁾

Ghi chú phi quy chuẩn giải thích ở trên:

¹²⁵⁾ Như đã nêu trong 6.7.2 ở trên, nếu định nghĩa kiểu thực được sử dụng là inthoặc tên typedef được định nghĩa là int, thì nó được xác định thực thi cho dù trường bit được ký hay không có dấu.

Trong trường hợp trường signed intbit được coi là và bạn tạo ra một chút kích thước 1, thì không có chỗ cho dữ liệu, chỉ dành cho bit dấu. Đây là lý do tại sao chương trình của bạn có thể cho kết quả kỳ lạ trên một số trình biên dịch.

Thực hành tốt:

• Không bao giờ sử dụng trường bit cho bất kỳ mục đích nào.
• Tránh sử dụng intkiểu có dấu cho bất kỳ hình thức thao tác bit nào.

Tôi không thể hiểu, làm thế nào có thể chúng tôi thiết lập một cái gì đó và sau đó nó không hiển thị như nó vốn có.

Bạn đang hỏi tại sao nó biên dịch và cho bạn lỗi?

Vâng, lý tưởng nhất là nó sẽ cho bạn một lỗi. Và nó sẽ xảy ra, nếu bạn sử dụng các cảnh báo của trình biên dịch. Trong GCC, với -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;
           ^

Lý do giải thích tại sao điều này lại được xác định bởi việc triển khai so với lỗi có thể liên quan nhiều hơn đến cách sử dụng lịch sử, trong đó yêu cầu diễn viên có nghĩa là phá vỡ mã cũ. Các tác giả của tiêu chuẩn này có thể tin rằng các cảnh báo là đủ để gây ra sự chán nản cho những người liên quan.

Để ném vào một số chủ nghĩa quy định, tôi sẽ lặp lại tuyên bố của @ Lundin: "Không bao giờ sử dụng trường bit cho bất kỳ mục đích nào." Nếu bạn có loại lý do chính đáng để có được các chi tiết về bố cục bộ nhớ ở mức thấp và cụ thể khiến bạn nghĩ rằng bạn cần các trường bit ngay từ đầu, thì các yêu cầu liên quan khác mà bạn gần như chắc chắn có sẽ đi ngược lại với sự không xác định của chúng.

(TL; DR - Nếu bạn đủ tinh vi để hợp pháp "cần" các trường bit, chúng không đủ rõ ràng để phục vụ bạn.)

Đây là hành vi được xác định thực thi. Tôi đang đưa ra giả định rằng các máy bạn đang chạy điều này sử dụng số nguyên có dấu twos-khen và inttrong trường hợp này là số nguyên có dấu để giải thích lý do tại sao bạn không nhập if true một phần của câu lệnh if.

struct mystruct { int enabled:1; };

khai báo enabledưới dạng trường bit 1 bit. Vì nó được ký, các giá trị hợp lệ là -1và 0. Đặt trường làm 1tràn bit đó sẽ quay trở lại -1(đây là hành vi không xác định)

Về cơ bản khi giao dịch với một trường bit ký giá trị tối đa là 2^(bits - 1) - 1đó là 0trong trường hợp này.

Bạn có thể nghĩ rằng trong hệ thống bổ sung của 2, bit ngoài cùng bên trái là bit dấu. Do đó, bất kỳ số nguyên có dấu nào với tập bit ngoài cùng bên trái đều là giá trị âm.

Nếu bạn có một số nguyên có dấu 1 bit, nó chỉ có bit dấu. Vì vậy việc gán 1cho bit đơn đó chỉ có thể đặt bit dấu. Vì vậy, khi đọc ngược lại, giá trị được hiểu là âm và -1.

Các giá trị mà một số nguyên có dấu 1 bit có thể giữ là -2^(n-1)= -2^(1-1)= -2^0= -1và2^n-1= 2^1-1=0

Theo tiêu chuẩn C ++ n4713 , một đoạn mã tương tự được cung cấp. Loại được sử dụng là BOOL(tùy chỉnh), nhưng nó có thể áp dụng cho bất kỳ loại nào.

12.2.4

⁴ Nếu giá trị true hoặc false được lưu trữ trong một trường bitboolcó kích thước bất kỳ (bao gồm cả một trường bit một bit),boolgiá trịban đầuvà giá trị của trường bit sẽ so sánh bằng nhau. Nếu giá trị của một kiểu liệt kê được lưu trữ trong một trường bit của cùng một kiểu liệt kê và số lượng bit trong trường bit đủ lớn để chứa tất cả các giá trị của kiểu liệt kê đó (10.2), thì giá trị của kiểu liệt kê ban đầu và giá trị của trường bit sẽ so sánh bằng nhau . [ Thí dụ:

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

- cuối ví dụ]

Ở cái nhìn đầu tiên, phần in đậm có vẻ mở để giải thích. Tuy nhiên, ý định chính xác trở nên rõ ràng khi enum BOOLcó nguồn gốc từ int.

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");
}

Với mã trên, nó đưa ra cảnh báo mà không có -Wall -pedantic:

cảnh báo: 'mystruct :: enable' quá nhỏ để chứa tất cả các giá trị của 'enum BOOL' struct mystruct { BOOL enabled:1; };

Đầu ra là:

Bị vô hiệu hóa !! (khi sử dụng enum BOOL : int)

Nếu enum BOOL : intđược thực hiện đơn giản enum BOOL, thì kết quả đầu ra như hình dán tiêu chuẩn ở trên chỉ định:

Được bật (khi sử dụng enum BOOL)

Do đó, cũng có thể kết luận, cũng như một số câu trả lời khác, kiểu đó intkhông đủ lớn để lưu trữ giá trị "1" chỉ trong một trường bit đơn lẻ.

Không có gì sai với sự hiểu biết của bạn về các trường bit mà tôi có thể thấy. Những gì tôi thấy là bạn đã định nghĩa lại mystruct trước là struct mystruct {int enable: 1; } và sau đó là struct mystruct s; . Những gì bạn nên mã hóa là:

#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");
}