返回对位域的访问类型

Question

#include <iostream>
#include <type_traits>

struct C
{
    uint32_t x : 2;
    bool y : 2;
};

int main()
{
    C c{0b1};

    std::cout << (static_cast<uint32_t>(0b1) << 31) << std::endl;
    std::cout << (c.x << 31) << std::endl;
    std::cout << (c.x << 10) << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << std::is_same_v<decltype(c.x), uint32_t> << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << std::is_same_v<decltype(c.y), bool> << std::endl;
}

编

g++ -g  test.cpp -std=c++17

g++ (GCC) 8.2.0

产量

2147483648
-2147483648
1024
true
true

我的问题是关于表达式c.x的类型，其中x是2位位域成员。根据typetraits检查，我得到的类型与类定义中声明的类型相同，但是在运行时似乎不是这样，因为当我尝试通过移位设置最后一位时，我得到一个负数。有任何想法吗？

Answer 1

来自C++draft 2019-04-12 conv.prom 7.3.6p5：

7.3.6整体促销

如果int可以表示位字段的所有值，则可以将整数位字段（[class.bit]）的prvalue转换为int类型的prvalue;

来自C++draft 2019-04-12 expr.shift 7.6.7p1：

7.6.7转移运营商

移位运算符<<和>>组从左到右。 ... 操作数应为整数或无范围的枚举类型，并执行整体促销。

typeid(c.x)是uint32_t，但是当使用<<算子时，它被隐式转换为int。

c.x是0x1。表达c.x << 31是0x1 << 31是0x80000000（假设sizoef(int) == 4和CHAR_BIT == 8）。这个数字被解释为int，并且在twos complement格式中它等于-2147483648（INT_MIN或std::intergral_limits<int>::min()）。

请注意，由于有符号整数溢出，当前表达式c.x << 31（C ++ 17）会调用未定义的行为。

那么在类定义中声明的类型有什么意义呢？

填充。一些编译器将不同类型的位域解释为“填充分隔符”（不知道如何命名）。如果结构中的下一个成员具有与前一个成员不同的类型（都是位域），那么我希望编译器将第二个成员从新的“新”字节开始。我希望c.x和c.y之间有比特填充，因为它们有不同的类型。如果它是struct C { uint32_t y : 2; uint32_t x : 2; }那么编译器更有可能将它们放在同一个字节中。请参阅编译器文档或other resources。