在位字段 [dcl.enum] [class.bit] 中保存枚举类型

Question

在下面的代码中，一个枚举类型的变量被保存到一个位域中。据我了解，可以在不丢失数据的情况下检索变量。然而，那是行不通的。

下面的输出是否符合标准？

#include<iostream>
using namespace std;
const int M=3, UL=(1<<M)-1;    // range 0 .. 7, fits into 3 bits
enum class ec { e_min=0, e_max=UL};
// in [decl.enum] (8): b_min==0 && b_max==7==2^M-1
struct bitFieldType {
    ec data : M;  // 3 bits
};
int main(){
  bitFieldType bf;
  for (int c=0; c<=UL; ++c){;
    ec enumIn { static_cast<ec>(c) }; // initialize enumeration type 
    bf.data = enumIn;                 // copy into bit-field
    ec enumOut{bf.data};              // retrieve enumeration type from bit-field
    cout<<static_cast<int>(enumIn) <<" "<< static_cast<int>(enumOut)
    << " " << (bf.data==enumIn) <<"\n";
  }
}

[dcl.enum] (8): "最小位域的大小足以容纳如果 b min 为零，则枚举类型的所有值都是 max(M, 1) ...” [class.bit] (4) " 枚举器的值存储在相同的位字段中枚举类型和位域中的位数足够大保存该枚举类型（10.2）的所有值，原始枚举值和位域的值应比较相等。

如果是这样，为什么输出看起来像这样？

clang++ -Wall -fsanitize=undefined -pedantic -std=c++17 bitf.cpp && ./a.out
0 0 1
1 1 1
2 2 1
3 3 1
4 -4 0
5 -3 0
6 -2 0
7 -1 0
clang++ --version
clang version 9.0.0 (trunk 351995)
Target: x86_64-unknown-linux-gnu

编辑：添加了一个 static_cast<>() 以便代码编译时 'enum class' 替换为普通的 'enum'.

使用纯 'enum' 而不是 'enum class'，输出符合预期。此外，在位字段中增加一位，输出符合预期。

Answer 1

我读得太快了。从枚举 class 开始，您遇到了更大的问题。奇怪的是，如果我从警告消失的枚举声明中删除 "class"；

Is it safe to use an enum in a bit field?

g++     foo.cpp   -o foo
foo.cpp:7:15: warning: ‘bitFieldType::data’ is too small to hold all values of ‘enum class ec’
     ec data : M;  // 3 bits
               ^
foo.cpp: In function ‘int main()’:
foo.cpp:12:19: error: cannot convert ‘int’ to ‘ec’ in initialization
     ec enumIn { c };           // initialize enumeration type
                   ^
<builtin>: recipe for target 'foo' failed
make: *** [foo] Error 1

g++ --version
g++ (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

结果是，它解释了符号扩展。只需指定类型就可以了，尽管编译时仍会出现警告。

#include<iostream>
using namespace std;
const int M=3, UL=(1<<M)-1;    // range 0 .. 7, fits into 3 bits
enum class ec : unsigned int { e_min=0, e_max=UL};
// in [decl.enum] (8): b_min==0 && b_max==7==2^M-1
struct bitFieldType {
    ec data : M;  // 3 bits
};
int main(){
  bitFieldType bf;
  for (int c=0; c<=UL; ++c){;
    ec enumIn { (ec)(c) };           // initialize enumeration type
    bf.data = enumIn;          // copy into bit-field
    ec enumOut{bf.data};       // retrieve enumeration type from bit-field
    cout<<static_cast<int>(enumIn) <<" "<< static_cast<int>(enumOut)
    << " " << (bf.data==enumIn) <<"\n";
  }
}
/*
0 0 1
1 1 1
2 2 1
3 3 1
4 4 1
5 5 1
6 6 1
7 7 1
*/

Answer 2

你的ec，在范围内，有一个fixed underlying type of int, so its values are all those of int and your bit-field is not wide enough to guarantee anything. In practice, it’s probably being interpreted as a signed bit-field which needs to be of width 4 to store the values 4–7 (even though the rule about signedness没有明确定义枚举类型的符号是它的底层类型）。

在位字段 [dcl.enum] [class.bit] 中保存枚举类型

save enumeration type in bit-field [dcl.enum] [class.bit]

c++

clang++

c++17