在位字段中使用枚举是否安全？

Question

说，我有以下结构：

typedef struct my_struct{
    unsigned long       a;
    unsigned long       b;
    char*               c;
    unsigned int        d1  :1;
    unsigned int        d2  :4;
    unsigned int        d3  :4;
    unsigned int        d4  :23;
} my_type, *p_type;

字段d3 目前由#defines 定义，从0x00 到0x0D。

其实d3是一个枚举。所以很想继续替换

    unsigned int        d3  :4;

通过

    my_enum             d3  :4;

这是安全/允许的吗？

代码必须用各种编译

• 编译器（GCC、Visual Studio、嵌入式）
• 平台（Win32、Linux、嵌入式）
• 配置（编译为 C，编译为 C++）

显然，我可以保留 d3 的定义并在我的代码中使用枚举，将其分配给 d3 等等，但这不适用于 C++。

Answer 1

在所有支持标准的 C++ 编译器中都允许。

C++03 标准 9.6/3

位域应具有整数或枚举类型（3.9.1）。它是 实现定义是普通（既不是显式签名也不是无符号）char、short、int 或 长位域有符号或无符号。

C++03 标准 9.6/4

如果一个 enu- 的值 merator存储在同一个枚举类型的位域中，并且位域中的位数很大 足以容纳该枚举类型的所有值，原始枚举值和位域的值应该比较相等。

例子

enum BOOL { f=0, t=1 };

struct A {
    BOOL b:1;
};

void f() {
    A a;
    a.b = t;
    a.b == t // shall yield true
}

但你不能认为枚举具有无符号基础类型。

C++03 标准 7.2/5

枚举的底层类型是可以表示所有枚举值的整数类型 在枚举中定义。使用哪种整数类型作为底层类型是实现定义的 对于枚举，除非基础类型不得大于 int，除非枚举的值 merator 不能放入 int 或 unsigned int 中

Answer 2

C 和 C++ 的答案会有所不同，这是 C 的答案。

在 C 中，位域仅限于 signed int、unsigned int、_Bool 和 int，在这种情况下可以是前两个中的任何一个。编译器实现者可以根据自己的喜好添加到该列表中，但需要记录他们支持的类型。

所以回答您的问题，如果您想绝对确定您的代码可移植到所有 C 编译器，不，不可以使用 enum 类型。

当前标准的相应段落为：

位域的类型应为合格或不合格 _Bool 的版本，已签名 int、unsigned int 或其他一些实现定义的类型。它是 实现定义是否允许原子类型。

Answer 3

在 C 中这是一种未定义的行为，因为位域只能具有 signed int、int 或 unsigned int 类型（或 C99 中的 _Bool）。

6.5.2.1：

位域的类型应为合格或不合格 int、unsigned int 或signed int 之一的版本。是否 （可能是合格的）“普通” int 的高阶位位置 位字段被视为符号位是实现定义的。一种 位域被解释为一个整数类型，由 指定位数。

否则，今天一些编译器接受它作为扩展（参见标准中扩展的实现定义行为）。

Answer 4

没有。

位域在编译器之间的实现方式明显不同。如果你用两个值（0 和 1）定义一个位域，并尝试使用枚举类型的位域，那么你可能会遇到这些问题：

位域将使用 gcc 和 clang 无符号，但使用 VC++ 签名。这意味着为了存储 0 和 1，您需要一个两位位域（一位有符号位域只能存储零和负一）。

那你就得担心打包了。如果它们的大小匹配，VC++ 只会将相邻的位字段打包到同一个后备存储中。我不确定 gcc 和 clang 的规则是什么，但对于 VC++，位字段的默认后备存储是 int。因此，一系列位字段（例如，bool 和 enum 的混合）在 VC++ 中的打包非常糟糕。

您可以尝试使用 C++ 11 类型的枚举来解决这个问题：

枚举 Foo : unsigned char { 一，二 };

但如果您在一位位字段中使用它，则 gcc 会抱怨：

警告：“bitfieldTest::g”太小，无法容纳“enum Foo”的所有值[默认启用]

好像没有中奖。