c - 在位域中声明不同的数据类型有什么用？

Question

位域的一个典型用途是声明一个小于 8 位的节省空间的变量。我不明白的是将这些位声明为 short、int、long、bool 等的值(value)。例如

typedef struct{
    int first:3,
    short second:3,
    char third:3
    } somestruct;

在上面的例子中，所有 3 个变量，即 first、second 和 third 都是 3 位长。将变量首先声明为 int，第二个声明为 short，第三个声明为 char 的值是什么？

或者，为什么连数据类型都需要？我应该能够将以上声明为

typedef struct{
    first:3,
    second:3,
    third:3
    } modifiedstruct;

修改后的结构假定变量 first、second 和 third 没有数据类型。将 3 位解释为字符、数字或 float 的责任应该由其他某事负责。

linux 上的 gcc 和 g++ 都允许上述行为。

Answer 1

实际上，C 标准只允许位域是 signed int 或 unsigned int 类型(以及 C99 中的 _Bool)。如果您可以在其中输入 short、long 或 char，那就是编译器扩展。

至于为什么，主要是签名。考虑:

struct {
   int s: 3;
   unsigned u: 3;
} bf;

bf.s = 7;
bf.u = 7;

这两个位域都是一。但是，C 保留符号，因此:

(int)bf.s == -1    // Because signed conversions preserve the sign bit
bf.s >> 1 == -1    // So do right shifts on signed values

同时:

(int)bf.u == 7     // Because the source is unsigned and so just a series of bits
bf.u >> 1 == 3     // Unsigned right shifts are just moving bits around as well

对于允许使用 char 的编译器，可能也是同样的想法。 char 的默认符号是实现定义的，因此如果您希望位域的符号与编译器的 char 的符号相匹配，您可以将其定义为 char。