Mengapa menetapkan nilai ke bidang bit tidak mengembalikan nilai yang sama?

Saya melihat kode di bawah ini di posting Quora ini :

#include <stdio.h>

struct mystruct { int enabled:1; };
int main()
{
  struct mystruct s;
  s.enabled = 1;
  if(s.enabled == 1)
    printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
  else
    printf("Is disabled !!\n");
}

Di C & C ++, keluaran kode tidak terduga ,

Dinonaktifkan !!

Meskipun penjelasan terkait "sedikit tanda" diberikan dalam posting itu, saya tidak dapat memahami, bagaimana mungkin kita mengatur sesuatu dan kemudian tidak mencerminkan apa adanya.

Bisakah seseorang memberikan penjelasan yang lebih rinci?

Catatan : Kedua tag tersebutc & c ++diperlukan, karena standarnya sedikit berbeda untuk menggambarkan bidang bit. Lihat jawaban untuk spesifikasi C dan spesifikasi C ++ .

Bit-field sangat tidak ditentukan oleh standar. Dengan adanya kode ini struct mystruct {int enabled:1;};, maka kita tidak tahu:

• Berapa banyak ruang yang ditempati - jika ada bit / byte padding dan di mana lokasinya di memori.
• Dimana bit tersebut berada di memori. Tidak ditentukan dan juga tergantung pada endianess.
• Apakah int:nbitfield akan dianggap sebagai ditandatangani atau tidak.

Mengenai bagian terakhir, C17 6.7.2.1/10 mengatakan:

Sebuah bit-field diartikan sebagai memiliki tipe integer bertanda tangan atau tidak bertanda tangan yang terdiri dari jumlah bit yang ditentukan ¹²⁵⁾

Catatan non-normatif yang menjelaskan di atas:

¹²⁵⁾ Seperti ditentukan dalam 6.7.2 di atas, jika penentu tipe aktual yang digunakan adalah intatau nama-typedef didefinisikan sebagai int, maka itu adalah definisi implementasi apakah bidang-bit ditandatangani atau tidak.

Dalam hal bitfield akan dianggap sebagai signed intdan Anda membuat sedikit ukuran 1, maka tidak ada ruang untuk data, hanya untuk bit tanda. Inilah alasan mengapa program Anda mungkin memberikan hasil yang aneh pada beberapa kompiler.

Praktik yang baik:

• Jangan pernah menggunakan bit-field untuk tujuan apapun.
• Hindari menggunakan inttipe bertanda tangan untuk segala bentuk manipulasi bit.

Saya tidak dapat memahami, bagaimana mungkin kita mengatur sesuatu dan kemudian tidak muncul sebagaimana mestinya.

Apakah Anda bertanya mengapa itu mengkompilasi vs. memberi Anda kesalahan?

Ya, itu idealnya memberi Anda kesalahan. Dan memang demikian, jika Anda menggunakan peringatan kompiler Anda. Di GCC, dengan -Werror -Wall -pedantic:

main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:7:15: error: overflow in conversion from 'int' to 'signed char:1' 
changes value from '1' to '-1' [-Werror=overflow]
   s.enabled = 1;
           ^

Alasan mengapa hal ini dibiarkan menjadi ditentukan oleh implementasi vs. kesalahan mungkin lebih berkaitan dengan penggunaan historis, di mana membutuhkan pemeran berarti melanggar kode lama. Para penulis standar mungkin percaya peringatan sudah cukup untuk mengisi kekosongan bagi mereka yang berkepentingan.

Untuk menambahkan beberapa preskriptiftivisme, saya akan menggemakan pernyataan @ Lundin: "Jangan pernah menggunakan bidang bit untuk tujuan apa pun." Jika Anda memiliki jenis alasan yang baik untuk mendapatkan tingkat rendah dan spesifik tentang detail tata letak memori Anda yang akan membuat Anda berpikir bahwa Anda membutuhkan bitfields, persyaratan terkait lainnya yang hampir pasti Anda miliki akan berjalan berlawanan dengan spesifikasi yang terlalu rendah.

(TL; DR - Jika Anda cukup canggih untuk secara sah "membutuhkan" bidang bit, mereka tidak cukup terdefinisi dengan baik untuk melayani Anda.)

Ini adalah implementasi perilaku yang ditentukan. Saya membuat asumsi bahwa mesin yang Anda jalankan ini menggunakan bilangan bulat bertanda dua-pujian dan memperlakukan intdalam kasus ini sebagai bilangan bulat bertanda untuk menjelaskan mengapa Anda tidak memasukkan if true bagian dari pernyataan if.

struct mystruct { int enabled:1; };

mendeklarasikan enablesebagai bidang bit 1 bit. Sejak ditandatangani, nilai yang valid adalah -1dan 0. Mengatur bidang untuk 1meluap sedikit kembali ke -1(ini adalah perilaku yang tidak ditentukan)

Pada dasarnya ketika berhadapan dengan bit-field yang ditandatangani, nilai maks adalah 2^(bits - 1) - 1yang 0dalam kasus ini.

Anda dapat menganggapnya sebagai bahwa dalam sistem pelengkap 2, bit paling kiri adalah bit tanda. Dengan demikian, bilangan bulat bertanda apa pun dengan kumpulan bit paling kiri adalah nilai negatif.

Jika Anda memiliki bilangan bulat bertanda 1-bit, ia hanya memiliki sedikit tanda. Jadi menugaskan 1ke bit tunggal itu hanya dapat mengatur bit tanda. Jadi, ketika membacanya kembali, nilainya diartikan sebagai negatif dan begitu juga -1.

Nilai yang dapat dimiliki oleh integer bertanda tangan 1 bit adalah -2^(n-1)= -2^(1-1)= -2^0= -1dan2^n-1= 2^1-1=0

Sesuai standar C ++ n4713 , cuplikan kode yang sangat mirip disediakan. Jenis yang digunakan adalah BOOL(khusus), tetapi dapat diterapkan ke jenis apa pun.

12.2.4

⁴ Jika nilai benar atau salah disimpan ke dalam bidang bitbooldengan ukuran berapa pun (termasuk bidang bit satu), nilai aslibooldan nilai bidang bit akan dibandingkan sama. Jika nilai pencacah disimpan ke dalam bit-field dari jenis enumerasi yang sama dan jumlah bit dalam bit-field cukup besar untuk menampung semua nilai dari jenis enumerasi tersebut (10.2), nilai enumerator asli dan nilai bit-field akan membandingkan sama . [Contoh:

enum BOOL { FALSE=0, TRUE=1 };
struct A {
  BOOL b:1;
};
A a;
void f() {
  a.b = TRUE;
  if (a.b == TRUE)    // yields true
    { /* ... */ }
}

- contoh akhir]

Pada pandangan pertama, bagian tebal tampak terbuka untuk interpretasi. Namun, maksud yang benar menjadi jelas saat enum BOOLditurunkan dari int.

enum BOOL : int { FALSE=0, TRUE=1 }; // ***this line
struct mystruct { BOOL enabled:1; };
int main()
{
  struct mystruct s;
  s.enabled = TRUE;
  if(s.enabled == TRUE)
    printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
  else
    printf("Is disabled !!\n");
}

Dengan kode di atas memberikan peringatan tanpa -Wall -pedantic:

peringatan: 'mystruct :: enabled' terlalu kecil untuk menampung semua nilai 'enum BOOL' struct mystruct { BOOL enabled:1; };

Outputnya adalah:

Dinonaktifkan !! (saat menggunakan enum BOOL : int)

Jika enum BOOL : intdibuat sederhana enum BOOL, maka outputnya seperti yang ditentukan pasage standar di atas:

Diaktifkan (saat menggunakan enum BOOL)

Oleh karena itu, dapat disimpulkan, seperti beberapa jawaban lain yang dimiliki, inttipe tersebut tidak cukup besar untuk menyimpan nilai "1" hanya dalam satu bit-field.

Tidak ada yang salah dengan pemahaman Anda tentang bitfield yang bisa saya lihat. Apa yang saya lihat adalah Anda mendefinisikan ulang mystruct terlebih dahulu sebagai struct mystruct {int enabled: 1; } dan kemudian sebagai struct mystruct s; . Apa yang seharusnya Anda kodekan adalah:

#include <stdio.h>

struct mystruct { int enabled:1; };
int main()
{
    mystruct s; <-- Get rid of "struct" type declaration
    s.enabled = 1;
    if(s.enabled == 1)
        printf("Is enabled\n"); // --> we think this to be printed
    else
        printf("Is disabled !!\n");
}