强制转换时如何将连续位域转换为变量答案

【问题标题】：How consecutive bit-fields are converted to variable when casting强制转换时如何将连续位域转换为变量
【发布时间】：2019-04-04 12:33:10
【问题描述】：

我想在某些结构中使用标志，比如说：

struct {
    flag1:1;
    flag2:1;
    flag3:1;
    flag4:1;
}Flags;

标志 3 和 4 描述了我的目标项目的模式现在可以使用。我想将标志转换为数字以读取在 flag3 和 flag4 中设置的内容。我要做的是：

uint8_t mode;
mode = ( ((uint8_t)Flags.flag4 << 1) | (uint8_t)Flags.flag3) );

让我吃惊的是它是这样工作的：

如果 flag4==1 且 flag3==1 'mode' 为 3

如果 flag4==1 和 flag3==0 'mode' 为 2 等等

我的问题是：为什么？我这样做是希望它有效，但我不知道为什么。

我在 Atollic 工作，负责 STM32 代码。

【问题讨论】：

您是在要求我们解释您自己的代码吗？无意冒犯。这只是一个问题。
flag3在一个位上怎么能包含2？
@Broman 我知道我写了什么，只是不知道为什么会这样。
@MrPromethee 打错字了，应该是 0
好的，我将添加一些解释： flag4=1 和 flag3=1 然后结构如下所示： 1100 如果我执行 flag4

标签： c casting structure data-conversion bit-fields

【解决方案1】：

因为 flag4 和 flag3 将被解释为二进制数中的数字。 flag4 将是最重要的。

Flags.flag4 << 1 会将 flag4 向左移动，因此如果 flag4 为 1，则结果为 10。然后我们与 flag3 执行逻辑或。如果 flag3 为 1，这将产生 11，即二进制 3。

这里有一个小循环可以解释它。假设我们在一个数组中有 8 个标志，int flags[8]。现在我们要将这些压缩成uint8_t flagfield。这可以通过这个循环来完成：

flagfield=0;
for(int i=0; i<8; i++)
    flagfield |= (uint8_t)(flags[i] << i);

flagfield 现在将包含所有标志。如果您愿意，可以将其解释为常规整数。

【讨论】：

所以当我将 flag4 转换为 uint8_t 时，它会被视为：0001？即使被其他领域包围？

【解决方案2】：

当flag4 为 1 且flag3 为 1 时，flag4 << 1 为 10（十进制为 2），因为您将 1 向左移动。使用|，您添加了flag3，它没有移位，所以您有11（十进制为3）。

当flag3 为 0 时，它执行相同的操作，但结果为 10（十进制为 2），因为 flag3 为 0。

【讨论】：

【解决方案3】：

让我们剖析一下代码：

mode = ( ((uint8_t)Flags.flag4

第一：

(uint8_t)Flags.flag4
(uint8_t)Flags.flag3

Flags.flag4 和 Flags.flag3 被强制转换为 uint8_t。这部分很重要。虽然 Flags.flag4 和 Flags.flag3 只有一位，但演员表将其变成了完整的 8 位。

下一步：

((uint8_t)Flags.flag4 << 1)

这会将 flag4 的值向左移动 1 位。与x * 2 相同。记住演员把它变成了一个完整的 8 位。所以班次不会溢出。 flag4 只能为 0 或 1，因此在移位后为 0 或 2。

最后将这两个值组合在一起。根据 flag3 和 flag4 的值，结果为 0-3。

请注意另一种编写方式，尽管特定于架构/ABI 是使用

struct {
    uint8_t flag1:1;
    uint8_t flag2:1;
    union {
        struct {
            uint8_t flag3:1;
            uint8_t flag4:1;
        };
        uint8_t flag34:2;
    };
} Flags;

flag3 和 flag4 在内存中的顺序在架构/ABI 的调用约定中被指定，因此 flag34 不那么可移植。您可能需要重新设计标志以获得最佳结果（最短/最快的组装）。

【讨论】：

【解决方案4】：

mode = ( ((uint8_t)Flags.flag4 << 1) | (uint8_t)Flags.flag3) );

何时：

如果 flag4==1 和 flag3==0 'mode' 为 2

解释：

Flags.flag4 == 1
1 << 1 == 2
2 | 0 == 2

如果 flag4==1 和 flag3==1 'mode' 为 3

Flags.flag4 == 1
1 << 1 == 2
2 | 1 == 3

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【讨论】：