c - 如何计算有符号位域的最大支持值？

Question

假设我的项目包含来自 3rd 方库的标头，其中包含以下内容：

struct foo {
    signed int x:4;
};

如果不假设位字段的宽度始终为 4，并且不依赖于实现定义的行为，我如何确定可以存储在 member 中的最大值x？

Answer 1

由于无法用 计算位域的大小sizeof，这可以提供帮助：

#include <stdio.h>

struct foo {
    signed int x: 4;
};

#define BIT(n) (1l << (n))
#define BIT_MASK(len) (BIT(len) - 1)

int main(void)
{
    struct foo f = {0};
    long i = 0;

    while (f.x >= 0) {
        f.x = BIT_MASK(++i);
    }
    printf("bits=%ld max=%ld\n", i, BIT_MASK(i));
    return 0;
}

左移直到f.x是负数。

编辑：

上面的代码是实现定义的，检查这个，我认为这会起作用（但你必须处理 BIG ENDIAN）：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct foo {
    signed int x: 4;
};

#define BIT(n) (1l << (n))
#define BIT_MASK(len) (BIT(len) - 1)

int main(void)
{
    long x, i = 0;
    struct foo f;

    f.x = -1;
    memcpy(&x, &f, sizeof(f));
    while (1) {
        if (!(x & BIT(++i))) break; 
    }
    printf("bits=%ld max=%ld\n", i, BIT_MASK(i));
    return 0;
}

如您现在所见，它不超过2^(n-1)-1（适用于 a long）

Answer 2

基本上你不能。问题与确定INT_MAXor相同INT_MIN：因为您无法自己确定这些，编译器实现必须提供这些值。（您可以做的所有事情来确定符号位的位置具有实现定义（甚至未定义）的行为：溢出、移位运算符）

对于位域，实现不能提供这些值，所以你被卡住了。

这是位域真的不应该的原因之一signed。位域仅用于位操作，仅用于浪费符号位。

如果你的领域是unsigned事情会很容易。您只需将其存储-1在其中，您将获得所有值，即“类型”的最大值。

Answer 3

如果我要这样做，我会尝试将 -1 加载到它，如果它是 2 的补码表示，那么它将是可以存储的最大正值。以上案例

foo.x = -1; unsigned int max_size = (unsigned int)(foo.x);

其中一半是无符号最大值，一半+1是有符号最大值