有符号基础类型枚举的位域溢出

Question

这仅适用于 C++11：

如果我有一个像下面这样的常规枚举：

enum TestType
{
Test0 = 0,
Test1,
Test2,
Test3,
Test4,
Test5,
Test6,
Test7
}

还有一个这样的打包结构：

struct
{
TestType a : 3
uint32_t b : 5
} TestStruct;

TestStruct.a 在访问时是否保证等于任何有效的分配枚举值？或者编译器是否有可能分配一个有符号的底层类型，然后将位域a 视为-4到3。

Answer 1

TestStruct.a 是否保证等于其分配的枚举值？

没有。您默认初始化TestStruct。如果这是在全局空间中，那么它将被初始化为零，a 和 b 都将为 0。

如果这是在块空间中，则不会发生初始化，这意味着 a 和 b 具有未指定的值。您所知道的是，该值将在该类型的可表示范围内。 Test0 的值为 0 根本不在这里发挥作用。

如果你有

TestStruct{};

然后a 和b 将为零，因为您正在初始化对象，在这种情况下，这意味着您将其初始化为零。你也可以使用

TestStruct{value1, value2};

为a 和b 分配特定值。

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对于a 是否可以存储TestType 的所有值的问题，我们必须查看[class.bit]/4 的哪些状态

[...]如果枚举数的值存储在相同枚举类型的位域中，并且位域中的位数足够大以容纳所有值 该枚举类型 ([dcl.enum]) 的原始枚举值和位域的值应比较相等。

^强调我的

枚举的值由[dcl.enum]/8定义为

对于基础类型固定的枚举，枚举的值是基础类型的值。否则，对于 e_min 是最小枚举数且 e_max 的枚举 是最大的，枚举的值是范围内的值 b_min 到 b_max，定义如下： 令 K 为 1 表示二进制补码表示，0 表示补码或符号幅度表示。 b_max 是大于等于 max(|e_min - K, |e_max|) 且等于 2M-1，其中 M 是非负整数。如果 e_min 为非负数，则 b_min 为零，否则为 -(b_max+K)。如果 b_min 为零，则足以容纳枚举类型的所有值的最小位域的大小为 max(M,1)，否则为 M+1。可以定义一个枚举，它的任何枚举器都没有定义其值。如果 enumerator-list 为空，则枚举的值就好像该枚举有一个值为 0 的枚举数

所以在这种情况下，e_min 为 0 且 e_max 7 所以 b_min 为 0 且 b_max 等于或大于 max(|e_min| - K, |e_max|) 为 7。因为它必须等于 2 ^M-1 如果我们用 3 表示 M，那么我们也得到 7。

我们有

如果 b_min 为零，则足以容纳枚举类型的所有值的最小位域的大小为 max(M,1)，否则为 M+1。

并且 b_min 为零，因此我们需要的最小位域是 3，因此您可以保证 TestType 的所有值都适合 a。