Question

我有以下代码：

#include <stdio.h>
struct test 
{
   int x: 2;
   int y: 2;
};
int main()
{
   test t;
   t.x = -1;
   printf("%d", t.x);
   return 0;
}

此代码段打印-1，我可以理解，

如果相同的代码，%d被替换为%x格式说明符，如下所示：

#include <stdio.h>
struct test 
{
   int x: 2;
   int y: 2;
};
int main()
{
   test t;
   t.x = -1;
   printf("%x", t.x);
   return 0;
}

输出变为ffffffff。

请解释为什么会这样。

Answer 1

当您将位字段传递给printf（具有可变数量参数的函数）时，该值将转换为int。即使该值只有两位，其二进制值11在二进制补码表示中也表示-1，因此当该值被发送到{时，该值将被符号扩展为整数-1 {1}}。这是在32位系统上以十六进制表示的printf。

如果您希望只看到两位打印为十六进制，请使您的位字段无符号。这将确保在打印前不会执行任何符号扩展：

0xffffffff

这会打印3（demo）。

Answer 2

这与位字段无关。之所以发生这种情况，是因为C中的一个模糊规则称为默认参数促销：

如果表示被调用函数的表达式具有类型不包含原型，执行整数促销每个参数，以及类型为float的参数都被提升为双。这些被称为默认参数促销。

（强调我的）这个规则也适用于像printf这样的可变函数：

函数原型声明符中的省略号表示法导致参数类型转换在最后声明的参数后停止。默认参数提升是在尾随参数上执行的。

因此，在printf开始解释之前，你的位字段被整数提升为int类型。标志被保留，所以你看到的是包含值-1的两个补码int的十六进制表示。

作为旁注，我建议你根本不使用位字段，因为它们的行为指定不当而且它们完全不可移植。 See this

Answer 3

您的系统（以及几乎所有）系统以2的补码形式存储负数。 -1以8位2的补码形式表示为FFH。

你观察的是符号扩展2'的补充'-1'。

Answer 4

%x打印给定参数值的十六进制表示。 -1的二进制补码表示（十六进制）为您提供ffffffff。

^{FWIW：此结果与此处使用位域变量无关，因为printf()是variadic function。}

Answer 5

%x表示printf将以十六进制格式输出其值。现在，问题是为什么-1的输出看起来像ffffffff（0xffffffff）。

1 byte表示8 bits，在十六进制中，您最多可以在f中符合4 bits。因此1 byte可以以十六进制保存ff的最大值。

所以，

Bytes       Hex            Bin
1 byte      ff             11111111
4 byte      ff ff ff ff    11111111 11111111 11111111 11111111

现在，-1代表Two's complement，表示它是1的负数。

toggle:   00000000 00000000 00000000 00000001 (to fit in 4 byte)
toggle:   11111111 11111111 11111111 11111110
+1    :                                    +1
----------------------------------------------
value :   11111111 11111111 11111111 11111111
hex   :   ff       ff       ff       ff

因此，0xffffffff是对-1的表示形式的补充。没有魔力。

C中的位字段

5 个答案: