Question

我有一个打算使用32位存储的结构：

struct foo_t {
    color_t color : 10
    some_type_t some_field : 22;
}

，其中color_t是定义为

的枚举

typedef enum {
    RED = 0,
    // other values...
    BLUE = 255
} color_t

请注意，color_t值当前适合8位，但将来我们可能会添加更多值（因此我们为color保留了10位）

在C99中，我想知道是否有任何保证编译器会尊重color的宽度。正如this question中所讨论的，编译器可能会选择将color_t表示为char。此时，根据C99 spec：

，指定的宽度显示不正确

指定位字段宽度的表达式应为整数常量表达式，其非负值不超过将指定的类型的对象宽度，冒号和表达式被省略。

如何强制color字段使用10位呢？请注意，如果编译器使用常规整数来表示color_t，问题就会消失，但不能假设这种行为。

Answer 1

为enum定义添加最终标记：

typedef enum {
    //...
    DUMMY_FORCE_WIDTH = 0xffffffffu, // INT_MAX,
} color_t;

这有一个额外的好处，就是强迫编译器/ ABI为你的enum提供足够的空间来增长。

当然，这预先假定您的编译器允许enum作为位字段类型。它不需要这样做，但它必须将其诊断为违反约束：

6.7.2.1结构和联合说明符§5（约束）

位字段的类型应为_Bool的合格或非限定版本，已签名   int，unsigned int或其他一些实现定义的类型。它是   实现 - 定义是否允许原子类型。

如果要严格遵守，请定义有符号或无符号类型的位字段，而不是特殊枚举类型。尽管如此，这只能保证16位长度。

Answer 2

严格地说，C语言（C99）仅保证在位字段声明中支持int，signed int，unsigned int和_Bool类型，尽管具体实现是明确的允许支持其他类型作为依赖于实现的行为。

换句话说，在这种情况下，我们正在处理特定于实现的行为，因为您使用enum类型声明了您的位字段。最好的方法是查阅编译器文档，但是如果选择的存储单元不能容纳10位，我希望它能够满足您的10位请求或生成诊断消息。

在我的练习中，我通常使用以下方法

typedef enum color_t {
  RED = 0,
  // other values...
  BLUE,
  COLOR_COUNT
} color_t;

#define COLOR_BIT_WIDTH 8u

STATIC_ASSERT(COLOR_COUNT <= (1 << COLOR_BIT_WIDTH));
// Use your favorite implementation of `STATIC_ASSERT`

struct foo_t {
  unsigned color : COLOR_BIT_WIDTH;
  ...
};

请注意，此实现不会尝试为将来扩展颜色类型保留其他位（您真的有理由这样做吗？）。它都不会尝试自动计算位域的宽度。相反，它只是在宽度不再足够时捕获这种情况，从而迫使代码维护者注意到问题并手动修复它。

P.S。可以添加一个额外的简单STATIC_ASSERT检查，以便使用位字段宽度不会过大，如果您需要它并且＃34;恰到好处＆＃34;。

Answer 3

您可以将所有数据组合在stdint.h中定义的固定32位int（uint32_t）中，并按位运算符访问值。

示例：

uint32_t data = (uint32_t)color<<22 | (uint32_t)some_field;
color=(color_t ) (data>>22);
some_field =(some_type_t ) (data & 0x3FFFFF);

在C99中的结构中强制执行枚举值的宽度

3 个答案:

6.7.2.1结构和联合说明符§5（约束）