无符号位字段值与有符号值的比较

Question

在编写代码时，我在代码中观察到一件事，它与位域值与负整数的比较有关。

我有一个大小为一位的unsigned结构成员和一个unsigned int。当我将负值与 unsigned int 变量进行比较时，我得到的预期结果为 1，但是当我将结构成员与负值进行比较时，我得到的结果却相反，为 0。

#include <stdio.h>
struct S0
{
   unsigned int bit : 1;
};
struct S0 s;

int main (void) 
{
   int negVal = -3;
   unsigned int p = 123;
   printf ("%d\n", (negVal > p)); /*Result as 1 */
   printf ("%d\n", (negVal > s.bit));/*Result as 0 but expected 1 */
   return 0;
}

我怀疑如果我将负值与 unsigned int 进行比较，那么会发生平衡（隐式类型转换）。但是，如果我比较 unsigned int 的结构成员，为什么隐式类型转换没有发生。如果我错过了位域的任何基础知识，请纠正我？

Answer 1

(把我的话搬过来作为回答)

gcc 将 s.bit 提升为 int，因此 (negVal > s.bit) (-3 > 0) 的值为 0

请参阅，但您的问题不是它的副本。

(negVal > p) returns 1 因为 negVal 被提升为 unsigned 产生了很大的价值，见 Signed/unsigned comparisons

Answer 2

为了说明，下面使用了一个32位的int和一个32位的unsigned int。

在negVal > p中：

negVal 是一个 int，值为 −3。
p 是一个 unsigned int，值为 123。
C 2018 6.5.8 3，讨论了>和其他关系运算符，告诉我们通常的算术转换是对操作数执行的。
6.3.1.8 1 定义了通常的算术转换。对于整数类型，通常算术转换的第一步是对每个操作数执行 整数提升。
6.3.1.1 2 定义整数促销。 int、unsigned int 和比这些宽的整数类型不变。对于其他整数类型，它表示：“如果一个 int 可以表示原始类型的所有值（受宽度限制，对于位字段），该值将转换为一个 int；否则，它将转换为 unsigned int。”
因为 negVal 是一个 int，整数提升不会改变它。
因为 p 是一个 unsigned int，整数提升不会改变它。
通常算术转换的下一步是将一个操作数转换为另一个操作数的类型。对于 int 和 unsigned int，int 将转换为 unsigned int。
将 int −3 转换为 unsigned int 结果为 4,294,967,293。（转换定义为将 UINT_MAX + 1（即 4,294,967,296）加或减到该值所需的次数以使其在范围内。这相当于“包装”模 4,294,967,296 或重新解释二进制补码表示−3 作为 unsigned int.)
转换后，表达式negVal > p变成了4294967293u > 123u。
这个比较是正确的，所以结果是 1。

在negVal > s.bit中：

negVal 是一个 int，值为 −3。
s.bit 是一个值为 0 的一位位域。
如上，对操作数进行通常的算术转换。
如上所述，通常算术转换的第一步是对每个操作数执行整数提升。
因为 negVal 是一个 int，整数提升不会改变它。
因为 s.bit 是一个比 int 窄的位域，它将被整数提升转换。这个一位位域可以表示 0 或 1。这两者都可以用 int 表示，因此规则“如果 int 可以表示原始类型的所有值（如受宽度限制，对于位域），该值被转换为 int”适用。
将 0 转换为 int 结果为 0。
通常算术转换的下一步是将一个操作数转换为另一个操作数的类型。由于两个操作数现在都是 int，因此不需要转换。
转换后，表达式negVal > s.bit变成了-3 > 0。
这个比较是错误的，所以结果是 0。

无符号位字段值与有符号值的比较

Comparison of Unsigned bit field value with signed values

c

bit-fields