Question

我已经定义了一个枚举类型的位域来匹配嵌入式系统中的一组跳线。我试图在MSVC中为代码编写测试工具，但比较应该相等的值失败了。

定义如下：

typedef enum { SERIAL_TEST_MODE, PARALLEL_TEST_MODE } TEST_MODE_e;
typedef union {
    struct {
        ACTUATOR_TYPE_e     ActuatorType        : 1;    // 1
        NORMAL_POSITION_e   Damper1NormalPos    : 1;    // 2
        NORMAL_POSITION_e   Damper2NormalPos    : 1;    // 3
        bool                EnableDamper2       : 1;    // 4
        NETWORK_MODE_e      NetworkMode         : 1;    // 5
        FIRE_ZONE_TYPE_e    FireZoneType        : 1;    // 6
        bool                PeriodicTestEn      : 1;    // 7
        TEST_TIME_e         TestTime            : 3;    // 8-10
        TEST_MODE_e         TestMode            : 1;    // 11
        bool                TestAHUEn           : 1;    // 12
        bool                TestDelayEn         : 1;    // 13
        INPUT_1_MODE_e      Input1Mode          : 1;    // 14
        bool                NightModeAHUEn      : 1;    // 15
        ETR_ACT_MODE_e      ETRActMode          : 1;    // 16
        bool                DSTEnable           : 1;    // 17
    } Bits;
    uint32_t Word;
} DIP_SWITCHES_t;

以下比较失败：

config.jumpers.Bits.TestMode = PARALLEL_TEST_MODE;
if (config.jumpers.Bits.TestMode == PARALLEL_TEST_MODE)
    ...

我在调试器中检查了TestMode布尔值，它看起来很奇怪。 TestMode的值为-1。

screenshot of debugger showing value of TestMode

好像MSVC认为该值是2的补码，但是1位宽，因此0b1是十进制-1。枚举将PARALLEL_TEST_MODE设置为1，因此两者不匹配。

使用LLVM或GCC在嵌入式方面进行比较比较好。

哪种行为是正确的？我认为在位字段等领域，GCC和LLVM比MSVC更好地支持C标准。更重要的是，我可以在不对嵌入式代码进行重大更改的情况下解决这种差异吗？

Answer 1

详细剖析此问题，您会遇到以下问题：

不能保证ActuatorType : 1是MSB或LSB。通常，根本无法保证内存中的位域布局。
如其他答案中所述，枚举变量（与枚举常量不同）具有实现定义的大小。意味着您无法便携地知道它们的大小。另外，如果大小与int或_Bool都不相同，则编译器完全不需要支持它。
枚举通常是带符号的整数类型。而且，当您创建带符号类型的大小为1的位字段时，包括标准在内的任何人都不知道它的含义。您打算在此处存储符号位还是数据？
C标准在位字段中称为“存储单元”的大小未指定。通常，它是基于对齐的。 C标准确实保证，如果您有多个相同类型的位域彼此尾随，则必须将它们合并到同一存储单元中（如果有空间）。对于不同类型，没有这样的保证。

当您从NORMAL_POSITION_e这样的一种类型转到另一种bool时，编译器将它们放置在不同的存储单元中是很常见的。实际上，这意味着每次发生填充位插入的风险很高。实际上，许多主流编译器的行为都是这样。
此外，结构或联合可以在任何地方包含填充字节。
此外，还有Endianess问题。

结论：位字段不能用于需要任何形式的可移植性的程序中。它们不能用于内存映射。

此外，您真的不需要所有这些抽象层-这是一个简单的DIP开关，而不是航天飞机！：）

解决方案：

我强烈建议您放弃所有这些，以使用简单的uint32_t。您可以使用纯整数常量屏蔽各个位：

#define DIP_ACTUATOR_TYPE (1u << 31)
#define DIP_DAMPER1_POS   (1u << 30)
...

uint32_t dipswitch = ...;
bool actuator_active = dipswitch & DIP_ACTUATOR_TYPE; // read
dipswitch |= DIP_DAMPER1_POS;     // write

这是可移植的，定义明确的，标准化的，符合MISRA-C的-您甚至可以将其移植到不同的字节序体系结构之间。它解决了上述所有问题。

Answer 2

我想出的一个简单修复方法是：

仅对MSVC和GCC / LLVM有效

#ifdef  _WIN32
#define JOFF        0
#define JON         -1
#else
#define JOFF        0
#define JON         1
#endif

typedef enum { SERIAL_TEST_MODE = JOFF, PARALLEL_TEST_MODE = JON } TEST_MODE_e;

Answer 3

用于表示renderToStaticMarkup的确切类型是实现定义的。因此，最有可能发生的事情是MSVC正在为此签名的特定enum使用char。因此，声明这种类型的1位位字段意味着您将获得0和-1的值。

与其将位域声明为enum的类型，不如将它们声明为enum或unsigned int，以便正确地表示值。

Answer 4

我将使用以下方法。

active

然后按如下所示设置值并测试该值。

gender

值为-1时，最低有效位将打开，值为0时，最低有效位将关闭。

这应该可以在多个编译器之间移植。

MSVC 1位枚举类型等于-1，并且相等性测试失败

4 个答案: