C：使用位域进行类型转换会反转值？答案

【问题标题】：C: Typecasting with bitfields reverses values?C：使用位域进行类型转换会反转值？
【发布时间】：2023-02-02 16:53:47
【问题描述】：

我正在尝试将字节流（来自串行端口的原始数据）转换为易于使用的结构。我设法在一个最小的工作示例中复制了这个问题：

#include <stdio.h>

typedef struct {
    unsigned int source: 4;
    unsigned int destination: 4;
    char payload[15];
} packet;

int main(void)
{
    // machine 9 sends a message to machine 10 (A)
    char raw[20] = {0x9A, 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!', 0};
    packet *message = (packet *)raw;
    printf("machine %d ", message->source);
    printf("says '%s' to ", message->payload);
    printf("machine %d.\n", message->destination);
    return 0;
}

我希望字段 source 从 0x9A 得到 9 和 destination 从 0x9A 得到 A 所以输出说：

machine 9 says 'Hello!' to machine 10.

但我得到：

machine 10 says 'Hello!' to machine 9.

知道为什么会这样吗？

【问题讨论】：

标签： c struct casting bit-fields

【解决方案1】：

问题在于您将原始数据解释为数据包结构的方式。字段源和目标被定义为 4 位字段，这意味着它们只能保存 0 到 15 之间的值。但是，当您将原始数据转换为数据包指针时，您将原始数据的第一个字节解释为 8位整数，而不是两个 4 位整数。

要获得所需的行为，您需要从原始数据的第一个字节中提取源和目标的值，并将它们存储在单独的变量中，然后再将它们存储在数据包结构中。这是一种方法：

#include <stdio.h>

typedef struct {
unsigned int source: 4;
unsigned int destination: 4;
char payload[15];
} packet;

int main(void)
{
// machine 9 sends a message to machine 10 (A)
char raw[20] = {0x9A, 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!', 0};
unsigned char source = raw[0] >> 4;
unsigned char destination = raw[0] & 0x0F;

packet message;
message.source = source;
message.destination = destination;
memcpy(message.payload, &raw[1], sizeof(message.payload));

printf("machine %d ", message.source);
printf("says '%s' to ", message.payload);
printf("machine %d.
", message.destination);
return 0;
}

此代码应产生所需的输出：

机器 9 说“你好！”加工 10。

【讨论】：