Question

我已经定义了一个类似的结构：

struct mystruct {
    uint32_t onebyte   :  8;
    uint32_t twobytes  : 16;
    uint32_t threebits :  3;
};

我知道C将位字段定义为至少与指定的宽度相同，但是编译器可能会使用更多的内存（例如，在这种情况下为3 * 4字节）。但是，设置的宽度是保证的最小值，并且如果值超出相应范围，应用程序可能仍然会偶然运行。

要运行一些调试声明，我希望我的代码在设置成员值之前检查值是否超出允许范围：

assert(someval < (1 << sizeofbitfieldmemberinbits(((mystruct*)NULL)->threebits)));

对于这种特定情况，使用稍微不同的方法而不进行任何sizeof()调用可能是一个可行的解决方案，但是我不确定是否可以保证这种方法可行

assert(someveal <= ((mystruct){.threebits = -1}).threebits);

无论如何，有没有一种方法可以确定以位（或至少以字节为单位）的C结构的位域成员的保证最小大小？

我正在寻找一个类似sizeofbitfieldmemberinbits()的表达式，该表达式可以在编译时由编译器计算（例如((mystruct){.threebits = -1}).threebits可以求值为0x7）。

编辑：正如John Bollinger指出的那样，分配给位字段成员的内存可以大于指定的位数，但是该成员永远不能保存大于(1 << #bits) - 1的值。但是，当我尝试设置一个超出范围的值时，它将被隐式截断（在运行时）。有了断言，我想检查这样的情况，不仅发生可能截断，而且实际上发生了的情况。

Answer 1

我正在寻找像sizeofbitfieldmemberinbits()这样的表达式可以在编译时由编译器计算

该标准所描述的术语是“ constant expression”：

常量表达式可以在翻译过程中求值，而不是运行时，因此可以在任何常量可以使用的地方使用是。

（C2011，6.6 / 2）

您继续阐明使用此类常量表达式的目的：

关于断言，我想检查没有截断的情况只是可能发生，但是实际上确实发生。

但是请注意

为此，位域的大小是次要的。您真正想要的是最大可表示值。对于带符号类型的位域，也许您也想要最小值。
您实际上不需要在表达式等正则断言中使用常量表达式（与静态断言相对）。正则断言中的表达式在运行时求值。
另一方面，某些实现可能仍会在翻译（编译）时计算一些不满足标准对常量表达式的定义的表达式。

点（2）和（3）对您来说很幸运，因为位域具有无法直接表示的第二类类型。在主机结构对象的上下文之外，没有任何位域类型的值，也没有类型名称可以用来表示位域的有效类型。并且那表示没有常数表达式可求位字段成员的位数或最大值，除非它结合了该成员的先验知识，因为结构（包括结构文字）不在其中可能会出现在合适的常量表达式中的操作数：

算术常数表达式应具有算术类型并且应仅具有整数常量，浮点常量，枚举常量，字符常量，sizeof表达式，其结果是整数常量和_Alignof表达式。投算术常数表达式中的运算符只能转换算术类型转换为算术类型，但作为操作数的一部分 sizeof或_Alignof运算符。

（C2011 6.6/8）

毕竟，我认为问题真的可以归结为：

我不确定是否可以保证工作
assert(someveal <= ((mystruct){.threebits = -1}).threebits);

对于诸如mystruct.threebits之类的无符号位域，保证可以在C99或更高版本中使用。早期的C版本没有复合文字或指定的初始化程序，但是，甚至在今天您可能会遇到的某些C实现也不符合C99。在这样的实现上，您可能只需要定义一个结构实例（可能是const，也许是static），即可在其中记录限制...

static const struct mystruct mystruct_limits = { -1, -1, -1 };

...然后与它的成员进行比较：

assert(someveal <= mystruct_limits.threebits);

请注意，结构成员初始化器要经受与简单赋值相同的转换，因此，只要成员具有无符号类型，就很好地定义了-1s作为初始化器值，以产生所需的效果。

还要注意，尽管const是理想的，但直到C99才被标准化。但是，这是在C99之前相当普遍的扩展，与拒绝复合文字的C编译器相比，您遇到C编译器拒绝const的可能性要小得多。

获取位域结构成员的大小

1 个答案: