该程序的输出说明（结构中的位域）答案

【问题标题】：Explanation of output of this program (Bitfield in Structure)该程序的输出说明（结构中的位域）
【发布时间】：2013-06-16 05:01:15
【问题描述】：

#include <stdio.h>

int main()
{
    struct bitfield 
    {
         unsigned a:5;
         unsigned c:5;
         unsigned b:6;
    } bit;

    char *ptr;
    struct bitfield bit1={1,3,3};

    ptr=&bit1;
    ptr++;

    printf("%d",*ptr);
    return 0;
}

这个问题的输出是 12。它是怎么来的？谁能解释一下？我尽力解释它。

【问题讨论】：

我从来没有使用过位域，但由于 'ptr' 的类型是 'char*' 递增它会将它指向的地址更改 1 个字节（即 sizeof(char)）
@nishantjr- 你能解释一下这对输出有何影响吗？
给我一点时间...我要写几个测试程序。你使用哪个编译器？
查看stackoverflow.com/questions/10128044/…
gcc 4.3.2 ideone.com/zazd1T

标签： c coding-style structure

【解决方案1】：

这个问题的解释很简单：

Binary value of 1 is 00001 (as "a" have 5 bitfield)
Binary value of 3 is 00011 (as "c" have 5 bitfield)
Binary value of 3 is 000011 (as "b" have 6 bitfield)

内存布局可以这样可视化：

前 5 位由 a 占用，值为 00001。然后 5 位由 b 占用，值为 00011，后 6 位由 c 占用，值为 000011。

所以，在起始指针 ptr 位于内存位置 1000 处，现在当您执行 ptr++ 时。由于sizeof(char) 为1，ptr 将移动1 个内存位置。所以ptr 移动到内存位置 1001。

因此*ptr 将为您提供存储在内存位置 1001 的值，因此答案将是 12

【讨论】：

@Shashank_Jain- 这解释得更清楚了！谢谢解释
谢谢。我想用图会很容易！
位域的布局和组织完全依赖于系统（假设系统有一个 ABI——应用程序二进制接口——它涵盖了位域的行为）。在 64 位 Intel 系统 (Mac OS X 10.8.4) 上，struct bitfield 的大小为 4。毫不奇怪，在大端系统（例如 SPARC 或 PPC）上，打印的结果为零。
@JonathanLeffler- 是的，这是正确的。 “结果取决于字节顺序”
@Shashank_Jain - 为什么我不能奖励这个答案？

【解决方案2】：

如何用 5 位表示 1？它将是 00001，而 3 将是 00011 （请注意，b 有 6 个位域，因此它会有额外的零：000011）。

现在假设bit1 的地址是1000。ptr++ 是什么？它将是 1001（因为 sizeof ptr 是 1）。

*ptr 是什么意思？这意味着位置 1001 的内容将是 00001100。

二进制 00001100 是十进制 12。

【讨论】：

【解决方案3】：

初始化后位域有以下值：

000011 00011 00001
^^^^^^ ^^^^^ ^^^^^
b = 3  c = 3 a = 1

假设char是8位宽，你可以把这16位分成两个8位的部分：

00001100 01100011
^^^^^^^^ ^^^^^^^^
 ptr + 1   ptr

因此，您将在 ptr + 1 处打印八位字节，即 12。

但是，我很确定这会调用 未定义的行为， 因为不应该使用位域的地址（更不用说通过甚至是不兼容的类型...）

【讨论】：

它没有使用位域的地址（那将是&bit1.a，等等，并且是非法的）。它正在使用结构的地址。代码是可疑的，并且实现是定义的，因为几乎所有与位字段有关的东西都是实现定义的。
@JonathanLeffler 你确定不是 UB 吗？我知道它不是直接使用位字段的地址，但它仍然忽略偶尔的填充，通过不兼容类型的指针对值进行别名（这打破了本身未定义的严格别名规则）等。
它可能是UB而不是IDB，但这不是因为你说的“位域地址”（因为它没有正式采用位域的地址；它需要包含位字段的结构的地址，并且采用结构的地址是完全定义的）。这是丑陋的代码；所有带有位字段的代码都比较难看，然后键入双关语和别名只会使事情复杂化。
@JonathanLeffler 没错。位字段是邪恶的（特别是如果被滥用......）:(

【解决方案4】：

一个程序来演示 a、b 和 c 的存储位置。请注意，由于字节序，它会有点混乱。

#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct bitfield 
{
     unsigned a:5;
     unsigned c:5;
     unsigned b:6;
};

void print_bitfield(unsigned a, unsigned c, unsigned b)
{
    struct bitfield bf;
    memset(&bf, 0, sizeof(bf));
    bf.a = a;
    bf.b = b;
    bf.c = c;

    unsigned char* ptr = (unsigned char*)&bf;
    unsigned i;

    printf("%2x %2x %2x: ", a, c, b);
    for (i = 0; i < sizeof(bf); i++)
    {
        printf("%02x ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    printf("sizeof bitfield: %u\n",sizeof(struct bitfield));

    printf(" a  c  b:  0  1  2  3\n");
    print_bitfield(0,  0, 0);
    print_bitfield(1,  0, 0);
    print_bitfield(31, 0, 0);
    print_bitfield(0,  1, 0);
    print_bitfield(0, 31, 0);
    print_bitfield(0,  0, 1);
    print_bitfield(0,  0, 63);
    print_bitfield(1, 3, 3);
    return 0;
}

输出：

sizeof bitfield: 4
 a  c  b:  0  1  2  3
 0  0  0: 00 00 00 00 
 1  0  0: 01 00 00 00 
1f  0  0: 1f 00 00 00 
 0  1  0: 20 00 00 00 
 0 1f  0: e0 03 00 00 
 0  0  1: 00 04 00 00 
 0  0 3f: 00 fc 00 00 
 1  3  3: 61 0c 00 00

【讨论】：