将位字段转换为整型

Question

我已经按照这种方式声明了一个位域：

typedef struct morder {
    unsigned int targetRegister : 3;
    unsigned int targetMethodOfAddressing : 3;
    unsigned int originRegister : 3;
    unsigned int originMethodOfAddressing : 3;
    unsigned int oCode : 4;
} bitset;

我也有一个int数组，我想从这个数组中获取int值，该值表示此位域的实际值（实际上是我拥有其部分的某种机器字，我希望获得整个字的int表示）。

- Shahar Gvirtz

---

@shaharg：我认为你的措辞不够精确。位域是结构体中的各个字段，但你似乎将整个结构体称为“位域”。 - JXG

Answer 1

请不要使用联合体。或者说，在使用联合体之前，请了解你正在做什么。

正如你可以在这个答案中看到的那样，请不要依赖于位域的可移植性。特别是对于你的情况，结构体内部的位域排列顺序是与实现相关的。

现在，如果你的问题是，如何将位域结构体打印为int进行私人审查，那么使用联合体是很好的选择。但你似乎想要位域的“实际值”。

所以：如果你只在这一台机器/编译器组合上工作，并且你不需要依赖于int的数学值，只要它有意义，那么你可以使用联合体。但如果你可能会迁移代码，或者如果你需要位域的“实际值”，你需要编写位操作代码来将位域放入正确的int位中。

- JXG

---

实现相关是指编译器相关、平台相关，还是两者都有关？ - gsgx

@gsingh2011，都可以。特定架构的特定编译器可以做它认为最好的事情。 - JXG

@mahesh，并不是必须的。排序取决于具体实现，因此编译器可以随意处理。排序可能没有数学意义。联合将为您提供一致的位字段到整数的映射，但您无法事先知道这些整数是否是数学值。如果您移植代码，每个映射可能都会有所不同。 - JXG

@Mahesh 值得注意的是，读取最近未被写入的联合成员是未定义行为。我认为大多数编译器会按照你的意愿执行，但这是需要记在心里的事情。 - youngmit

@youngmit，自从应用了C99技术勘误3以来，这不是未定义行为。这种操作（从不同的联合成员读取）的结果是_实现定义_，如果目标成员由于此类操作而包含陷阱表示，则可能导致未定义行为，但本身并不是未定义行为。 - Alex Che

Answer 2

你可以使用联合体：

typedef union bitsetConvertor {
    bitset bs;
    uint16_t i;
} bitsetConvertor;

bitsetConvertor convertor;
convertor.i = myInt;
bitset bs = convertor.bs;

或者您可以使用强制类型转换：

bitset bs = *(bitset *)&myInt;

或者您可以在联合体内使用匿名结构：

typedef union morder {
    struct {
        unsigned int targetRegister : 3;
        unsigned int targetMethodOfAddressing : 3;
        unsigned int originRegister : 3;
        unsigned int originMethodOfAddressing : 3;
        unsigned int oCode : 4;
    };

    uint16_t intRepresentation;
} bitset;

bitset bs;
bs.intRepresentation = myInt;

- strager

---

被投反对了：bitset bs = *(bitset *)&myInt; 是违反严格别名规则的经典案例。 - user694733

uint16_t无法保证等同于unsigned int。联合体的实现依赖于具体情况，位域结构几乎没有关于它们布局的任何保证。强制类型转换违反了有效类型（又称严格别名）规则 -> 未定义的行为。这是一种不好的方法。 - too honest for this site

Answer 3

只需使用联合体。然后，您可以将数据作为16位整数或作为单独的位字段访问，例如：

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

typedef struct {
    unsigned int targetRegister : 3;
    unsigned int targetMethodOfAddressing : 3;
    unsigned int originRegister : 3;
    unsigned int originMethodOfAddressing : 3;
    unsigned int oCode : 4;
} bitset;

typedef union {
    bitset b;
    uint16_t i;
} u_bitset;

int main(void)
{
    u_bitset u = {{0}};
    
    u.b.originRegister = 1;
    printf("u.i = %#x\n", u.i); 

    return 0;
}

- Paul R

Answer 4

你可以简单地做

typedef struct morder {
  unsigned int targetRegister : 3;
  unsigned int targetMethodOfAddressing : 3;
  unsigned int originRegister : 3;
  unsigned int originMethodOfAddressing : 3;
  unsigned int oCode : 4;
} bitset;

short result;
std::memcpy(&result, &bitset, sizeof(short));

通过这种方式，将bitset的内存区域复制到另一个内存区域，并将其解释为一个short。 result是一个short，因为您的位集的大小为16位（2字节）。

如果您想要更好地设置新缓冲区的内存大小，可以使用以下方法（使用c++11或更高版本）。

std::memcpy(&result, &bitset, sizeof(decltype(result));

另一种解决方案（非常丑陋和危险）是重新解释内存区域：

short result = *reinterpret_cast<short*>(&bitset);

- 0xNIC