位域联合，便于位访问，意外行为答案

【问题标题】：Bitfield union for easy bit access, unexpected behavior位域联合，便于位访问，意外行为
【发布时间】：2014-10-30 09:59:30
【问题描述】：

我做了这个联合，以便轻松地在位和整数之间来回访问。（事实上，我寻找了一种方法来轻松地读取 / 写入有符号整数的所有位，没有可移植性陷阱，我把自己搞砸了）

typedef union {
    struct {
         unsigned int b32   : 1;
         unsigned int b31   : 1;
         unsigned int b30   : 1;
         unsigned int b29   : 1;
         unsigned int b28   : 1;
         unsigned int b27   : 1;
         unsigned int b26   : 1;
         unsigned int b25   : 1;
         unsigned int b24   : 1;

         /* etc. */

         unsigned int b01   : 1; /* LSB */
    } field;
    uint32_t word;
    int32_t integer;
} Bit32Field_T;

正如预期的那样，每个 bxx 字段都允许我访问底层 32 字节整数的位。

但是，此代码仅对 sparc（大端）CPU 有效。对于 little-endian (x86)，我必须镜像从 b01 到 b32 的每个字段，以获得预期的行为。

typedef union {
    struct {
         unsigned int b01   : 1; /* LSB */
         unsigned int b02   : 1;
         unsigned int b03   : 1;
         unsigned int b04   : 1;
         unsigned int b05   : 1;
         unsigned int b06   : 1;
         unsigned int b07   : 1;
         unsigned int b08   : 1;
         unsigned int b09   : 1;

         /* etc. */

         unsigned int b32   : 1;
    } field;
    uint32_t word;
    int32_t integer;
} Bit32Field_T;

我认为 little-endianness 是关于反转字节而不是位！我应该如何理解做的位包装？

（一切都是用 gcc 编译的，对于 BE 在 solaris 下，对于 LE 在 debian 下）

【问题讨论】：

这与 endienness 本身无关；位的排列似乎是compiler-dependent。如果你想要可移植的代码，你最好使用(x.word >> bit) & 1。
我自己解决了一个类似的问题，对我来说，将小端转换为大端是关于反转字节而不是位，我在反转位而不是字节之后意识到这一点..也许是关于你是否在一个 #define大/小系统然后是两个联合声明的适当#ifdef？不理想，因为它需要重建，但总比没有好？
您的号码是 32 位整数。它由一行 4 个字节组成。这些字节在不同架构上的排序可能不同...
1) 字节序问题通常是面向字节的问题，但位字节序问题确实存在。 2）为了最大的便携性，考虑unsigned可能有不同的大小。也许使用固定大小的，比如uint16_t 3) 为了获得最大的便携性，请遵循@M Oehm 的建议：使用轮班。
C 标准要求您的编译器记录它如何在位字段中对其位进行排序，因此您可以尝试查找该文档（如果不存在则提交错误报告）。跨度>

标签： c unions bit-fields

【解决方案1】：

我解决类似问题的方法是：将 32 位字从小端转换为大端：

unsigned char buf[4];
uint32_t word;

fread(buf, sizeof(buf), 1, fp);

word = buf[0] |
    (buf[1] << 8) |
    (buf[2] << 16) |
    (buf[3] << 24);

我同意你的代码工作很奇怪，我原以为 Pickif 建议的方法是需要的

如果 M Oehm 关于提取位的建议取决于编译器且与硬件无关，那么值得采纳 M Oehm 的建议并放弃联合方法

【讨论】：

谢谢。我的问题是更多地了解位级别的镜像，而我期望它在字节级别 o_O 上。当然，我将我的代码切换到了 M OEhm 提案，即使它有时不太干净。

【解决方案2】：

对于小端，你必须这样做

typedef union {
struct {
         unsigned int b24   : 1;
         unsigned int b25   : 1;
         unsigned int b26   : 1;
         unsigned int b27   : 1;
         unsigned int b28   : 1;
         unsigned int b29   : 1;
         unsigned int b30   : 1;
         unsigned int b31   : 1;
         unsigned int b32   : 1;

         unsigned int b16   : 1;
         unsigned int b17   : 1;
         unsigned int b18   : 1;
         unsigned int b19   : 1;
         unsigned int b20   : 1;
         unsigned int b21   : 1;
         unsigned int b22   : 1;
         unsigned int b23   : 1;
         unsigned int b24   : 1;

         /* etc. */

         unsigned int b08   : 1; /* LSB */
    } field;
    uint32_t word;
    int32_t integer;
} Bit32Field_T;

【讨论】：

-1 这取决于编译器。在小端系统中没有一种真正的方法可以做到这一点。
事实上，little endian / gcc 4 的测试和工作代码是在第二个块中找到的代码。具有连续的 b01 到 b32 字段。这正是我意想不到的:)
您可能会争辩说，如果您编写的小端代码有效，那么您就有效地理解了位打包，即使它是出乎意料的
我明白怎么做，而不是为什么 :)