使用联合内的位域来寻址 32 位“int”是否是明确定义的行为？

Question

考虑下面的小程序，它使用联合直接分配整数的位，而不是使用位操作。打印语句打印正确，但这并不意味着它总是有效。

这是 C 中明确定义的行为吗？

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>


union IntBitField{
    int32_t foo;

    struct bitfield {
        unsigned int BIT0:1;
        unsigned int BIT1:1;
        unsigned int BIT2:1;
        unsigned int BIT3:1;
        unsigned int BIT4:1;
        unsigned int BIT5:1;
        unsigned int BIT6:1;
        unsigned int BIT7:1;
        unsigned int BIT8:1;
        unsigned int BIT9:1;
        unsigned int BIT10:1;
        unsigned int BIT11:1;
        unsigned int BIT12:1;
        unsigned int BIT13:1;
        unsigned int BIT14:1;
        unsigned int BIT15:1;
        unsigned int BIT16:1;
        unsigned int BIT17:1;
        unsigned int BIT18:1;
        unsigned int BIT19:1;
        unsigned int BIT20:1;
        unsigned int BIT21:1;
        unsigned int BIT22:1;
        unsigned int BIT23:1;
        unsigned int BIT24:1;
        unsigned int BIT25:1;
        unsigned int BIT26:1;
        unsigned int BIT27:1;
        unsigned int BIT28:1;
        unsigned int BIT29:1;
        unsigned int BIT30:1;
        unsigned int BIT31:1;
    } bar;
} FooBar;
int main(){
    FooBar.foo = 0;
    printf("Size of the union: %zu\n", sizeof(union IntBitField));
    printf("Before setting any bits %"PRId32"\n", FooBar.foo);
    FooBar.bar.BIT31 = 1; // Highest order bit
    printf("Set BIT31 %"PRId32"\n", FooBar.foo);
}

我看过this question and this question, as well as this question，但我还是不确定。

Answer 1

答案是代码总是compile/run（从这个意义上说它是"standard"），但它不是"portable"，因为最后一个foo的值线路不保证。不同的编译器实现可以将位字段存储在内存的不同位中，也就是说内存 foo 引用。事实上，在考虑填充时，位域甚至可能不会完全与 foo 重叠。

这就是您 link 想要表达的第一个答案。

Answer 2

位域用int就可以了。最好对位域使用 signed int。使用 unsigned 更好。这是 int 和 signed int 不同的地方（也许是唯一的地方）。 signed int xxx:1; 取值 0 或 -1。 int xxx:1; 采用 0 or 1 或 0 or -1 的值 - 它是实现定义的。
FooBar.bar.BIT31 = 1; // Highest order bit 不可移植，因为 BIT31 可能是最低有效位。代码指望某个字节序。
在 int/unsigned 宽度变化如 16、32 或 64 位的系统上，可移植性受到影响。
使用 long BIT31:1; 或 uint32_t BIT31:1; 可能不可移植，因为任何比 int/unsigned 宽的位文件都是实现定义的（或可能的 UB）。
鉴于可能会出现大量移植问题，强烈建议不要将位域用于代码的可移植部分。
如果总位宽不是 sizeof(unsigned)*CHAR_BIT and/or 的倍数，则字段尝试交叉对齐限制位宽，可以预期填充。这通常是一个严重的并发症。
我唯一使用位字段的地方是在映射硬件寻址内存时，这部分代码需要限制（如果有的话）可移植性。

结论：

Is it well-defined behavior to address a 32-bit ~~int~~ unsigned using a bit field inside a union?

一般没有。在特定应用程序中，通常是，当使用 unsigned 不会导致填充的字段时。

使用联合内的位域来寻址 32 位“int”是否是明确定义的行为？

Is it well-defined behavior to address a 32-bit `int` using a bitfield inside a union?

c

gcc

unions

language-lawyer

bit-fields