位域的概念

Question

struct A
{
 int a:2;
 int b:3;
 int c:3;
};

int main()
{
 struct A p = {2,6,1};
 printf("\n%d\n%d\n%d\n",p.a,p.b,p.c);
 return 0;
}    

输出结果为：-2，-2，1。

在C编译器和C++编译器中，上述代码的输出结果是什么？为什么？

- suraj.prasoon

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为什么呢，这是有符号整数和无符号整数之间的区别。你可能想要使用unsigned。 - Nate

@WilliamPursell，对于有符号的值，位域是完全定义明确的。 - Carl Norum

可能它正在使用有符号循环规则。就像当我们给char类型的变量输入超出其范围的值时一样。 - suraj.prasoon

可能它正在使用有符号循环规则。当我们给char类型的变量赋值超出其范围时，就会出现这种情况。例如：如果我们将128作为输入值赋给char a，然后打印'a'的值，它将打印-128，即char类型的范围循环在-128到127之间。类似地，如果我们输入130，则输出将为-126。 - suraj.prasoon

如果是这样的话，那么6就不应该被正确解释为-2了，对吧？ - Dharini Chandrasekaran

Answer 1

你的系统似乎正在使用二进制补码。一个持有2的2位位域将在二进制中为10，这在二进制补码系统中是-2。同样，110(6)对于3位补码表示来说是-2。而1则是普通的1。

同时阅读关于带符号位域的这里。

- Pavan Manjunath

Answer 2

我使用C编译器得到了-2 -2 1。问题在于您的位域对您要存储的数字来说太小了。在前两种情况下，最左边的位是1，所以它们被解释为负数。要解决这个问题，可以选择以下方式之一：

1. 使您的位域更大
2. 将您的位域声明为无符号整数而不是整数
3. 在打印之前强制转换为无符号整数并使用%u进行打印。

- John

Answer 3

你之所以得到那些答案，是因为这个程序的原因：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

int main(void)
{
    int32_t a = 4294967294;
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

输出结果为-2。用一个过大的数字初始化有符号变量会导致其被解释成不同的值。根据规范：

否则，新类型是有符号的，而该值无法在其中表示；结果要么是实现定义的，要么是引发实现定义的信号。

- Carl Norum

Answer 4

现在让我们看看到底发生了什么。让我们从给定的代码开始：

struct A
{
 int a:3;
};
int main()
{
 struct A p = {5};
 printf("%d",p.a);
}

在3位中，由于这3位设置的符号位是1，因此值为101（5），因此我们需要找到101的二进制补码，即011（3）。 因此，应用上述逻辑，我们的输出将为-3。其他类似地可证明。

例如，对于1001（9），由于a：3，我们将采取3位数值，因此它将是001（1）。由于这里符号位未设置，即为1，因此不需要使用2的补码。答案直接为1。 其他情况类似。

- suraj.prasoon