C ++中的Bitfields

Question

我有以下自学代码：

#include <iostream>
using namespace std;
struct bitfields{
    unsigned field1: 3;
    unsigned field2: 4;
    unsigned int k:  4;
};

int main(){
    bitfields field;
    field.field1=8;
    field.field2=1e7;
    field.k=18;
    cout<<field.k<<endl;
    cout<<field.field1<<endl;
    cout<<field.field2<<endl;
    return 0;
}

我知道unsigned int k:4表示k是4位宽，或最大值15，结果如下。

2
0
1

例如，filed1可以是0到7（包含），field2和k从0到15.为什么会有这样的结果？也许应该全部为零？

Answer 1

你的田地里满是你。我们以k为例，它是4位宽。正如你所说，它可以保存0到15之间的值，二进制表示为

0  -> 0000
1  -> 0001
2  -> 0010
3  -> 0011
...
14 -> 1110
15 -> 1111

所以当你指定18时，有二进制表示

18 -> 1 0010 (space added between 4th and 5th bit for clarity)

k只能保存低四位，所以

k = 0010 = 2.

同样适用于其他字段。

Answer 2

您有这些结果，因为分配溢出了每个位域。

变量filed1是3位，但8位需要4位（1000）。低三位全为零，因此filed1为零。

对于filed2，17由10001表示，但filed2仅为4位。低四位代表值1.

最后，对于k，18由10010表示，但k仅为4位。低四位代表值2.

我希望这有助于澄清事情。

Answer 3

在C ++中，任何 unsigned 类型都会在你达到它的上限时回绕[1]。当您定义4位的位域时，您存储的每个值也会被包裹。大小为4的位域的可能值为0-15。如果您存储'17'，那么您将换行为'1'，对于'18'，您再将其换成'2'。

在数学上，包装值是以目标类型的可能值的模数为基础的原始值：

对于大小为4的位域（2 ** 4个可能的值）：

18 % 16 == 2
17 % 16 == 1

对于大小为3的位域（2 ** 3个可能的值）：

8 % 8 == 0.

[1]对于已签名的类型，情况并非如此，因为未定义会发生什么。