sizeof（bitfield_type）在ANSI C中合法吗？

Question

struct foo { unsigned x:1; } f;
printf("%d\n", (int)sizeof(f.x = 1));

预期产量是多少？为什么？不允许直接获取位域左值的大小。但是通过使用赋值运算符，我们似乎仍然可以采用位域类型的大小。

“以字节为单位的字段大小”是什么？它是保存位域的存储单元的大小吗？ bf占用的位数是否四舍五入到最接近的字节数？

或者是构造未定义的行为，因为标准中没有任何内容可以回答上述问题？同一平台上的多个编译器给我的结果不一致。

Answer 1

您是对的，整数促销不会应用于sizeof的操作数：

  

仅应用整数提升：作为通常的算术转换，某些参数表达式，一元+， - 和〜运算符的操作数以及移位运算符的两个操作数的一部分，由它们指定各自的子条款。

真正的问题是位域是否有自己的类型。

约瑟夫迈尔斯告诉我：

  

结论   从C90 DR开始，位字段有自己的类型，并且来自C99 DR   离开是否有他们自己的类型实现定义，和   GCC遵循C90 DR，因此赋值类型为int：1而不是   被提升为sizeof的操作数。

这已在Defect Report #315中讨论过。

总结一下：您的代码是合法的，但是是实现定义的。

Answer 2

C99标准（PDF of latest draft）在第6.5.3.4节中说明sizeof约束：

  

sizeof运算符不应用于具有函数类型的表达式   不完整的类型，这种类型的括号名称，或表达式   指定一个位字段成员。

这意味着允许将sizeof应用于分配表达式。

6.5.2.3说：

  

赋值表达式的类型是左操作数的类型......

6.3.1.1.2关于整数促销的说法：

  

如果可以使用int或unsigned int，则可以在表达式中使用以下内容：

     

  
• ...
  
• 类型为_Bool，int，signed int或unsigned int的位字段。
  

     

如果int可以表示原始类型的所有值，   该值转换为int;   否则，它将转换为unsigned int。

因此，您的测试程序应输出int的大小，即 sizeof(int)。

是否有任何编译器没有这个？

Answer 3

正如您所见，尝试获取位域的大小是不合法的。 （sizeof返回以字节为单位的大小，这对位域没有多大意义。）

sizeof(f.x = 1)将返回表达式类型的大小。由于C没有真正的“位域类型”，因此表达式（此处：赋值表达式）通常会获取位字段的基类型的类型，在您的示例unsigned int中，但编译器可能在内部使用较小的类型（在这种情况下可能是unsigned char，因为它足够大一位）。

Answer 4

岂不

(f.x = 1)

是一个评估为true的表达式（技术上评估赋值结果，在这种情况下为1 / true），因此，

sizeof( f.x = 1)

根据存储它需要多少个字符来询问大小是真的吗？

我还应该补充说，sizeof上的维基百科文章很好。特别是，他们说“sizeof是一个编译时运算符，它以char的大小的倍数返回它前面的变量或带括号的类型说明符的大小。”

文章还解释了sizeof适用于表达式。

Answer 5

sizeof( f.x = 1)

返回1作为答案。 sizeof（1）可能是您正在编译的平台上的整数大小，可能是4或8个字节。

Answer 6

不，你必须考虑使用==运算符，它在C中产生一个int类型的“boolean”表达式，在C ++中实际上是bool。

我认为表达式会将值1转换为对应的位域类型并将其分配给位域。结果也应该是一个位域类型，因为我没有隐藏的促销或转换。

因此，我们实际上可以访问位域类型。

不需要编译器诊断，因为“f.x = 1”不是左值，即它不直接指定位域。它只是“unsigned：1”类型的值。

我特意使用“f.x = 1”，因为“sizeof f.x”占用了一个位域左值，这显然是不允许的。

Answer 7

(f.x = 1)

不是表达式，而是赋值，因此返回指定的值。在这种情况下，该值的大小取决于已分配给它的变量。

unsigned x:1

有1位，其sizeof返回1个字节（8位对齐）

如果你愿意的话

unsigned x:12

然后sizeof（f.x = 1）将返回2个字节（再次因为8位对齐）

Answer 8

  

sizeof（1）可能是您正在编译的平台上的整数大小，可能是4或8个字节。

请注意，我没有使用sizeof（1），这实际上是sizeof（int）。仔细看看，我正在使用sizeof（f.x = 1），这应该是sizeof（bitfield_type）。

我想看到一些东西的参考，告诉我这个构造是否合法。作为额外的奖励，如果它告诉我预期会有什么样的结果会很好。

gcc肯定不同意sizeof（bitfield_type）应该与sizeof（int）相同的断言，但仅限于某些平台。

Answer 9

  

正如您所见，尝试获取位域的大小是不合法的。 （sizeof以字节为单位返回大小，这对位域没有多大意义。）

你是说你的行为是未定义的，即它与“*（int *）0 = 0;”具有相同程度的合法性，编译器可以选择不合理地处理这个问题吗？

这就是我想要找到的。你是否认为遗漏未定义，或者有没有明确宣称它是非法的？

Answer 10

  

不是表达式，它是一个赋值，因此返回赋值。在这种情况下，该值的大小取决于已分配给它的变量。

首先， IS 包含赋值运算符的表达式。

其次，我很清楚我的例子中发生了什么：）

  

然后sizeof（f.x = 1）将返回2个字节（再次因为8位对齐）

你在哪里得到这个？这是您尝试过的特定编译器上发生的事情，还是标准中规定的这些语义？因为我还没有找到任何这样的陈述。我想知道这个结构是否可以保证完全正常工作。

Answer 11

在第二个示例中，如果要将结构定义为

struct foo { unsigned x:12} f;

然后将类似1的值写入f.x - 由于对齐，它使用2个字节。如果你做了像

这样的作业

f.x = 1;

并返回指定的值。这与

非常相似

int a, b, c;
a = b = c = 1;

从右到左评估对齐。 c = 1将1分配给变量c，此asignment返回指定的值并将其分配给b（依此类推），直到将1分配给

等于

a = ( b = ( c = 1 ) )

在你的情况下，sizeof得到你的asignment的大小， NOT 一个位域，但是分配给它的变量。

sizeof ( f.x = 1)

不返回位域大小，但是变量分配是1的12位表示（在我的情况下），因此sizeof（）返回2个字节（因为8位对齐）

Answer 12

看，我完全理解我正在做的任务技巧。

您告诉我，位域类型的大小向上舍入到cloest字节数，这是我在初始问题中列出的一个选项。但你没有用参考文献支持它。

特别是，我尝试了各种编译器，它们给我sizeof（int）而不是sizeof（char），如果我将它应用于只有一位的位域。

我甚至不介意多个编译器随机选择自己对这个结构的解释。当然，位域存储分配是完全实现定义的。

但是，我确实想知道构造是否保证才能工作并产生某些值。

Answer 13

CL，我以前看过你的引用，并且同意它们完全相关，但即使在读完之后我也不确定代码是否已定义。

  

6.3.1.1.2关于整数促销的说法：

是的，但整数促销规则仅适用于实际进行促销的情况。我不认为我的例子需要促销。同样，如果你这样做

char ch;
sizeof ch;

...然后ch也没有升职。

我认为我们在这里直接处理位域类型。

我也看过gcc输出1，而许多其他编译器（甚至其他gcc版本）都没有。这并不能让我相信代码是非法，因为大小也可以实现定义足以使结果在多个编译器中不一致。

但是，我对代码是否未定义感到困惑，因为标准中的任何内容似乎都没有说明如何处理sizefield的大小写。