c 联合和位域答案

【问题标题】：c union and bitfieldsc 联合和位域
【发布时间】：2010-06-21 17:47:33
【问题描述】：

位域可以在联合中使用吗？

【问题讨论】：

做两件恶事时，是相加还是相乘？ ;-)
+1 到 Amardeep。不要也不要 divya。
较近的位域和联合一定是邪恶的。我在联合中使用结构来解析嵌入式软件中的字节输入/输出。它的舒适性超过了它的缺点。

标签： c bit-fields unions

【解决方案1】：

是的，他们可以。为什么不？联合中的位域的行为方式与它们在其他任何地方的行为方式相同。联合中的位域（或带有位域的联合）没有什么特别之处。

【讨论】：

【解决方案2】：

是的，这是可能的，但我建议不要这样做。位域的长度和打包是不可移植的。联合体的规模将难以预测（参见here）。当您使用联合或位域时，您会在代码中引入一定程度的复杂性。虽然这种复杂性在您的代码中可能是可以接受的，但将两者结合起来可能会导致无法接受的复杂性。如果您使用联合、结构和位域，则会遇到内存对齐问题。

如果这是只需要在一台机器上构建和运行的一次性代码，那么它可能没问题。但是，如果您将其签入到版本控制中，它将永远存在，我建议您不要这样做。

如果您举例说明为什么要这样做，我或其他人可以提出更好的替代方案。

编辑：根据 cmets 进行澄清并征求反馈意见。

【讨论】：

与一般的位域相比，联合中的位域有哪些不可移植的地方？具体是什么将难以预测？
您链接的帖子中的投诉是关于 sizeof() 一个包含位域的联合，而不是行为。结构大小始终取决于实现，与位域无关。还有人抱怨无法获取位域成员的地址，但这只是位域的工作方式，与联合无关。
更新得不那么模糊了。一般来说，我对大小/内存对齐非常偏执，因为我致力于微控制器的固件。未对齐的结构或变量会影响性能，并可能导致非原子加载和存储。您的里程可能会有所不同。
但这基本上意味着您通常不喜欢位域。与原始问题没有直接关系。
@AndreyT 大多数情况下，是的。我确实认为工会使问题更加复杂，因为工会的每个成员都导致了如何确定工会规模的复杂性。我正在阅读它，因为我已经看到在您将协议映射到 c-struct 的情况下使用它，并且错误预测对齐会导致错误。在您认为含糊或误导的编辑之后，我的回答是否仍然存在？

【解决方案3】：

如果您考虑一下 union 的工作原理，您会有答案，当然是肯定的（为什么不）？正如我们所期望的，联合大到足以容纳最大的基准，因此自然而然地就更小了。位域被打包到“容器”中，编译器必须能够评估它们的最终实际大小。下面展示了一些有趣的事实（当然是联合的错误用法，但不是针对位域的存在！）

#include <stdio.h>

union test {
  int a:5;
  int b:12;
  float c;
  double d;
  int x;
};

int main()
{
  union test x;
  printf("%d\n", sizeof(x));
  x.a = 31;
  printf("%d\n", x.a);
  printf("%d\n", x.b);
  x.c = 1.23;
  printf("%d\n", x.a);
  printf("%f\n", x.c);
  x.x = 31;
  printf("%d\n", x.x);
  printf("%d\n", x.a);
  printf("%d\n", x.b);
}

【讨论】：

【解决方案4】：

只有写入一个联合元素并从另一个联合元素读取，这才是不安全的。如果您的实现细节确保不会发生这种情况，那么包含 bitfied（可能还有其他成员）的联合具有定义明确的安全行为。

【讨论】：

这不是 C++：通过联合的类型双关语在 C 中完全有效，其行为方式与 C++ 的 reinterpret_cast 类似。技术勘误 3 清楚地说明了这一点。