C 联合位域铸造

Question

我不明白转换位域时会发生什么。

假设我们有这个联合和一个例子：

union {
  unsigned char data;
  int d : 3;
  unsigned char m : 3;
}x;

int main() {
  x.data = 182;
  // 182 (binary) -> 1 0 1 1 0 1 1 0
  printf("sizeof(x) = %lu\n", sizeof(x));
  printf("x.data = %d\n", x.data);
  printf("x.d = %d\n", x.d);
  printf("x.m = %d\n", x.m);
  printf("(unsigned char)x.d = %d\n", (unsigned char)x.d);
  printf("(signed char)x.d = %d\n", (signed char)x.d);
  printf("(signed char)x.m = %d\n", (signed char)x.m);
  printf("(unsigned char)x.m = %d\n", (unsigned char)x.m);
  return 0;
}

这是输出：

/*
sizeof(x) = 4
x.data = 182
x.d = -2
x.m = 6
(unsigned char)x.d = 254 //?
(signed char)x.d = -2    //?
(signed char)x.m = 6     //?
(unsigned char)x.m = 6   //?
*/

现在，我理解 x.data、x.d 和 x.m 输出，但我不理解的是我们在转换时得到的结果。

铸造时内存中发生了什么？为什么我们会得到这些结果：

(unsigned char)x.d = 254
(signed char)x.d = -2
(signed char)x.m = 6
(unsigned char)x.m = 6

编辑：我不明白的是这是如何在内存中处理的，以及在铸造时读取了哪些部分。我将 182 放入 x.data 中，二进制为 10110110。x.data、x.m 和 x.d 给我预期的结果，但为什么例如 (unsigned char)x.d return 254？为什么 return 182 不是因为 x.data 和 x.d 位于相同的内存位置并且我将 x.d 转换为与 [=41= 相同类型的无符号字符] 是。

Answer 1

通过一个成员设置 union 并读回另一个 union 成员的行为在 C 中是 undefined

因此，尝试分析这种特定情况下的行为毫无意义。

您应该使用基于 memcpy 的解决方案进行重建：至少这样输出将是可分析的。

此外，请注意 %zu 是 sizeof 值的适当格式说明符：由于您使用 %lu，目前 printf 行为也未定义。

Answer 2

x.d 和 x.m 显示没有因转换而发生变化，这是可以预料的。 x.d 在这两种情况下都具有相同的位模式，但当它被认为有符号时被解释为 -2，而当这些相同的位被解释为无符号时被解释为 254。

如果您在联合中读取和写入一个变量，那么将这些变量分组在一个联合中这一事实将节省 space，但当您写入一个变量并读取另一个变量时，这是未定义的行为。

C 联合位域铸造

C union bitfields casting

c

unions

bit-fields