विभिन्न कंपाइलरों में C ++ और C के बीच अहस्ताक्षरित बिटफील्ड पूर्णांक अभिव्यक्तियों का असंगत ट्रंकेशन


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2 संपादित करें :

मैं एक अजीब परीक्षण विफलता डिबग कर रहा था जब एक फ़ंक्शन पहले C ++ स्रोत फ़ाइल में रहता था, लेकिन एक सी फ़ाइल वर्बेटिम में स्थानांतरित हो गया, गलत परिणाम वापस करना शुरू कर दिया। नीचे दिए गए MVE जीसीसी के साथ समस्या को पुन: पेश करने की अनुमति देता है। हालांकि, जब मैंने एक सनक पर, क्लैंग (और बाद में वीएस के साथ) के साथ उदाहरण संकलित किया, तो मुझे एक अलग परिणाम मिला! मैं यह पता नहीं लगा सकता कि संकलकों में से एक में इसे बग के रूप में माना जाए या सी या सी ++ मानक द्वारा अनुमत अपरिभाषित परिणाम के रूप में। अजीब तरह से, किसी भी संकलक ने मुझे अभिव्यक्ति के बारे में कोई चेतावनी नहीं दी।

अपराधी यह अभिव्यक्ति है:

ctl.b.p52 << 12;

यहाँ, के p52रूप में टाइप किया गया है uint64_t; यह एक संघ का हिस्सा भी है ( control_tनीचे देखें)। शिफ्ट ऑपरेशन कोई डेटा नहीं खोता है क्योंकि परिणाम अभी भी 64 बिट्स में फिट बैठता है। हालाँकि, तब जीसीसी 52 बिट्स के लिए परिणाम को कम करने का फैसला करता है अगर मैं सी कंपाइलर का उपयोग करता हूं ! सी ++ संकलक के साथ, परिणाम के सभी 64 बिट संरक्षित हैं।

इसे समझने के लिए, नीचे दिए गए उदाहरण कार्यक्रम में समरूप निकायों के साथ दो कार्यों को संकलित किया गया है, और फिर उनके परिणामों की तुलना की गई है। c_behavior()C स्रोत फ़ाइल और cpp_behavior()C ++ फ़ाइल में रखा गया है , और main()तुलना करता है।

उदाहरण कोड के साथ भंडार: https://github.com/grigory-rechistov/c-cpp-bitfields

हैडर common.h 64-बिट वाइड बिट्स और पूर्णांक के एक संघ को परिभाषित करता है और दो कार्यों की घोषणा करता है:

#ifndef COMMON_H
#define COMMON_H

#include <stdint.h>

typedef union control {
        uint64_t q;
        struct {
                uint64_t a: 1;
                uint64_t b: 1;
                uint64_t c: 1;
                uint64_t d: 1;
                uint64_t e: 1;
                uint64_t f: 1;
                uint64_t g: 4;
                uint64_t h: 1;
                uint64_t i: 1;
                uint64_t p52: 52;
        } b;
} control_t;

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

uint64_t cpp_behavior(control_t ctl);
uint64_t c_behavior(control_t ctl);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // COMMON_H

कार्यों में समान शरीर होते हैं, सिवाय इसके कि एक को C और दूसरे को C ++ माना जाता है।

सी part.c:

#include <stdint.h>
#include "common.h"
uint64_t c_behavior(control_t ctl) {
    return ctl.b.p52 << 12;
}

सीपीपी-part.cpp:

#include <stdint.h>
#include "common.h"
uint64_t cpp_behavior(control_t ctl) {
    return ctl.b.p52 << 12;
}

main.c:

#include <stdio.h>
#include "common.h"

int main() {
    control_t ctl;
    ctl.q = 0xfffffffd80236000ull;

    uint64_t c_res = c_behavior(ctl);
    uint64_t cpp_res = cpp_behavior(ctl);
    const char *announce = c_res == cpp_res? "C == C++" : "OMG C != C++";
    printf("%s\n", announce);

    return c_res == cpp_res? 0: 1;
}

जीसीसी उन परिणामों के बीच अंतर दिखाता है जो वे वापस करते हैं:

$ gcc -Wpedantic main.c c-part.c cpp-part.cpp

$ ./a.exe
OMG C != C++

हालांकि, क्लैंग सी और सी ++ के साथ पहचान के अनुसार व्यवहार किया जाता है:

$ clang -Wpedantic main.c c-part.c cpp-part.cpp

$ ./a.exe
C == C++

विजुअल स्टूडियो के साथ मुझे क्लैंग के समान परिणाम प्राप्त होते हैं:

C:\Users\user\Documents>cl main.c c-part.c cpp-part.cpp
Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.00.24234.1 for x64
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

main.c
c-part.c
Generating Code...
Compiling...
cpp-part.cpp
Generating Code...
Microsoft (R) Incremental Linker Version 14.00.24234.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:main.exe
main.obj
c-part.obj
cpp-part.obj

C:\Users\user\Documents>main.exe
C == C++

मैंने विंडोज पर उदाहरणों की कोशिश की, भले ही लिनक्स पर जीसीसी के साथ मूल समस्या का पता चला था।


1
बिट-फ़ील्ड बड़ी चौड़ाई के लिए कुख्यात फर्जी हैं। मैं इस सवाल में इसी तरह के मुद्दों पर आया: stackoverflow.com/questions/58846584/…
chqrlie

@chqrlie मैंने सी <<ऑपरेटर को ट्रंकेशन की आवश्यकता के रूप में पढ़ा ।
एंड्रयू हेनले

कृपया एक stackoverflow.com/help/minimal-reproducible-example पोस्ट करें । वर्तमान कोड में नहीं है main.cऔर शायद कई तरीकों से अपरिभाषित व्यवहार का कारण बनता है। IMO यह एकल-फ़ाइल MRE पोस्ट करने के लिए स्पष्ट होगा जो प्रत्येक संकलक के साथ संकलित होने पर अलग-अलग आउटपुट का उत्पादन करती है। क्योंकि C-C ++ इंटरॉप मानक द्वारा अच्छी तरह से निर्दिष्ट नहीं है। यह भी ध्यान दें कि यूनियन एलाइज़िंग C ++ में UB का कारण बनता है।
एमएम

@ एमएम राइट, यह फिसल गया है जब मैं प्रश्न पोस्ट कर रहा था। मैंने इसे अब जोड़ दिया है, और मुझे भी लगता है कि इसके साथ एक छोटा भंडार होने का भी एक विचार हो सकता है
ग्रिगोरी रेकिस्तोव

@MM "IMO एक सिंगल-फाइल MRE पोस्ट करना स्पष्ट होगा जो प्रत्येक कंपाइलर के साथ संकलित होने पर अलग-अलग आउटपुट का उत्पादन करता है।" मैंने इस बारे में नहीं सोचा है कि जैसे मैं अपने उत्पादन कोड को कुछ छोटे में बदल रहा था, लेकिन यह संभव होना चाहिए। एक फ़ाइल में पुनरुत्पादक का सुधार।
ग्रिगोरी रिचिस्टोव

जवाबों:


6

C और C ++ बिट-फील्ड सदस्यों के प्रकारों को अलग-अलग तरीके से मानते हैं।

सी 2018 6.7.2.1 10 कहते हैं:

एक बिट-फ़ील्ड को एक हस्ताक्षरित या अहस्ताक्षरित पूर्णांक प्रकार के रूप में व्याख्या की जाती है जिसमें निर्दिष्ट संख्या…

निरीक्षण करें कि यह प्रकार के बारे में विशिष्ट नहीं है - यह कुछ पूर्णांक प्रकार है - और यह नहीं कहता है कि प्रकार वह प्रकार है जिसे बिट-फ़ील्ड घोषित करने के लिए उपयोग किया गया था, जैसा uint64_t a : 1;कि प्रश्न में दिखाया गया है। यह स्पष्ट रूप से इसे प्रकार को चुनने के लिए कार्यान्वयन के लिए खुला छोड़ देता है।

C ++ 2017 का मसौदा n4659 12.2.4 [class.bit] 1 कहता है, एक बिट-फील्ड घोषणा:

... बिट-फ़ील्ड विशेषता वर्ग सदस्य के प्रकार का हिस्सा नहीं है ...

इसका तात्पर्य यह है कि, एक घोषणा में uint64_t a : 1;, जैसे , : 1वर्ग के सदस्य aका प्रकार नहीं है, इसलिए प्रकार ऐसा है जैसे कि यह था uint64_t a;, और इस प्रकार का प्रकार aहै uint64_t

ऐसा प्रतीत होता है कि GCC कुछ पूर्णांक प्रकार 32-बिट्स या संकरा के रूप में C में एक बिट-फ़ील्ड का व्यवहार करता है यदि यह फिट होता है और C ++ में इसका घोषित प्रकार के रूप में एक बिट-फ़ील्ड है, और यह मानकों का उल्लंघन नहीं करता है।


मैंने सी में ट्रंकेशन को 6.5.7 4 के रूप में अनिवार्य रूप से पढ़ा (सी 18 शब्दांकन समान है): "ई 1 का परिणाम << E2 E1 बाएं-शिफ्ट किया गया E2 बिट पोजीशन है; खाली बिट्स जीरो से भरे हुए हैं। यदि I1 में एक अहस्ताक्षरित प्रकार है। परिणाम का मूल्य E1 x 2E2 है, परिणाम प्रकार में अधिकतम प्रतिनिधित्व योग्य मूल्य से एक से कम modulo। " E1इस मामले में एक 52-बिट क्षेत्र है।
एंड्रयू हेनले

@AndrewHenle: मैं देख रहा हूं कि आप क्या कह रहे हैं। एक n- बिट बिट-फील्ड का प्रकार " n -bit पूर्णांक" (अब के लिए उपेक्षात्मक हस्ताक्षर) है। मैं इसकी व्याख्या कर रहा था क्योंकि एन -बिट बिट-फील्ड का प्रकार कुछ पूर्णांक प्रकार है, जिसे कार्यान्वयन चुनता है। पूरी तरह से 6.7.2.1 10 में शब्दों के आधार पर, मैं आपकी व्याख्या का पक्ष लेता हूं। लेकिन इसके साथ एक समस्या यह है कि, uint64_t a : 33एक संरचना में 2 ^ 33 in1 का सेट दिया जाता है s, फिर, 32-बिट के साथ सी कार्यान्वयन में int, s.a+s.aलपेटने के कारण 2 ^ 33−2 का उत्पादन करना चाहिए, लेकिन क्लैंग 2 ^ 34 structure का उत्पादन करता है 2; यह स्पष्ट रूप से इसे मानता है uint64_t
एरिक पोस्टपिसिल

@AndrewHenle: (तर्क पर अधिक: में s.a+s.a, सामान्य अंकगणितीय रूपांतरणों के प्रकार में परिवर्तन नहीं होगा s.a, क्योंकि यह व्यापक है unsigned int, इसलिए अंकगणित 33-बिट प्रकार में किया जाएगा।)
एरिक पोस्टपिसिल

लेकिन क्लैंग 2 ^ 34−2 का उत्पादन करता है; यह स्पष्ट रूप से इसे मानता है uint64_t अगर यह 64-बिट कंपाइल है, तो लगता है कि यह क्लैंग के साथ संगत है कि जीसीसी 64-बिट कंपाइल का इलाज नहीं कर रहा है। क्या क्लैंग 32- और 64-बिट का अलग-अलग संकलन करता है? (और ऐसा लगता है कि मैंने बिट क्षेत्रों से बचने का एक और कारण सीखा है ...)
एंड्रयू हेनले

@AndrewHenle: ठीक है, पुराने Apple Clang 1.7 2 ^ 32 (2 (नॉट 2 ^ 33 bit2; पैदा करता है; यह थोड़ा खो गया है!) दोनों के साथ -m32और -m64, एक चेतावनी के साथ कि टाइप GCC एक्सटेंशन है। Apple Clang 11.0 के साथ, मेरे पास 32-बिट कोड चलाने के लिए लाइब्रेरी नहीं है, लेकिन उत्पन्न असेंबली शो pushl $3और pushl $-2कॉल करने से पहले printf, इसलिए मुझे लगता है कि 2 ^ 34−2 है। इसलिए Apple Clang 32-बिट और 64-बिट लक्ष्य के बीच अंतर नहीं कर रहा है लेकिन समय के साथ बदल गया है।
एरिक पोस्टपिसिल

4

एंड्रयू हेनले ने सी मानक की एक सख्त व्याख्या का सुझाव दिया: एक बिट-फ़ील्ड का प्रकार वास्तव में निर्दिष्ट चौड़ाई के साथ एक हस्ताक्षरित या अहस्ताक्षरित पूर्णांक प्रकार है।

यहां एक परीक्षण है जो इस व्याख्या का समर्थन करता है: C1x _Generic()निर्माण का उपयोग करते हुए , मैं विभिन्न चौड़ाई के बिट-फ़ील्ड के प्रकार को निर्धारित करने का प्रयास कर रहा हूं। मुझे उन्हें long long intक्लैंग के साथ संकलन करते समय चेतावनी से बचने के प्रकार के साथ परिभाषित करना था ।

यहाँ स्रोत है:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define typeof(X)  _Generic((X),                         \
                       long double: "long double",       \
                       double: "double",                 \
                       float: "float",                   \
                       unsigned long long int: "unsigned long long int",  \
                       long long int: "long long int",   \
                       unsigned long int: "unsigned long int",  \
                       long int: "long int",             \
                       unsigned int: "unsigned int",     \
                       int: "int",                       \
                       unsigned short: "unsigned short", \
                       short: "short",                   \
                       unsigned char: "unsigned char",   \
                       signed char: "signed char",       \
                       char: "char",                     \
                       _Bool: "_Bool",                   \
                       __int128_t: "__int128_t",         \
                       __uint128_t: "__uint128_t",       \
                       default: "other")

#define stype long long int
#define utype unsigned long long int

struct s {
    stype s1 : 1;
    stype s2 : 2;
    stype s3 : 3;
    stype s4 : 4;
    stype s5 : 5;
    stype s6 : 6;
    stype s7 : 7;
    stype s8 : 8;
    stype s9 : 9;
    stype s10 : 10;
    stype s11 : 11;
    stype s12 : 12;
    stype s13 : 13;
    stype s14 : 14;
    stype s15 : 15;
    stype s16 : 16;
    stype s17 : 17;
    stype s18 : 18;
    stype s19 : 19;
    stype s20 : 20;
    stype s21 : 21;
    stype s22 : 22;
    stype s23 : 23;
    stype s24 : 24;
    stype s25 : 25;
    stype s26 : 26;
    stype s27 : 27;
    stype s28 : 28;
    stype s29 : 29;
    stype s30 : 30;
    stype s31 : 31;
    stype s32 : 32;
    stype s33 : 33;
    stype s34 : 34;
    stype s35 : 35;
    stype s36 : 36;
    stype s37 : 37;
    stype s38 : 38;
    stype s39 : 39;
    stype s40 : 40;
    stype s41 : 41;
    stype s42 : 42;
    stype s43 : 43;
    stype s44 : 44;
    stype s45 : 45;
    stype s46 : 46;
    stype s47 : 47;
    stype s48 : 48;
    stype s49 : 49;
    stype s50 : 50;
    stype s51 : 51;
    stype s52 : 52;
    stype s53 : 53;
    stype s54 : 54;
    stype s55 : 55;
    stype s56 : 56;
    stype s57 : 57;
    stype s58 : 58;
    stype s59 : 59;
    stype s60 : 60;
    stype s61 : 61;
    stype s62 : 62;
    stype s63 : 63;
    stype s64 : 64;

    utype u1 : 1;
    utype u2 : 2;
    utype u3 : 3;
    utype u4 : 4;
    utype u5 : 5;
    utype u6 : 6;
    utype u7 : 7;
    utype u8 : 8;
    utype u9 : 9;
    utype u10 : 10;
    utype u11 : 11;
    utype u12 : 12;
    utype u13 : 13;
    utype u14 : 14;
    utype u15 : 15;
    utype u16 : 16;
    utype u17 : 17;
    utype u18 : 18;
    utype u19 : 19;
    utype u20 : 20;
    utype u21 : 21;
    utype u22 : 22;
    utype u23 : 23;
    utype u24 : 24;
    utype u25 : 25;
    utype u26 : 26;
    utype u27 : 27;
    utype u28 : 28;
    utype u29 : 29;
    utype u30 : 30;
    utype u31 : 31;
    utype u32 : 32;
    utype u33 : 33;
    utype u34 : 34;
    utype u35 : 35;
    utype u36 : 36;
    utype u37 : 37;
    utype u38 : 38;
    utype u39 : 39;
    utype u40 : 40;
    utype u41 : 41;
    utype u42 : 42;
    utype u43 : 43;
    utype u44 : 44;
    utype u45 : 45;
    utype u46 : 46;
    utype u47 : 47;
    utype u48 : 48;
    utype u49 : 49;
    utype u50 : 50;
    utype u51 : 51;
    utype u52 : 52;
    utype u53 : 53;
    utype u54 : 54;
    utype u55 : 55;
    utype u56 : 56;
    utype u57 : 57;
    utype u58 : 58;
    utype u59 : 59;
    utype u60 : 60;
    utype u61 : 61;
    utype u62 : 62;
    utype u63 : 63;
    utype u64 : 64;
} x;

int main(void) {
#define X(v)  printf("typeof(" #v "): %s\n", typeof(v))
    X(x.s1);
    X(x.s2);
    X(x.s3);
    X(x.s4);
    X(x.s5);
    X(x.s6);
    X(x.s7);
    X(x.s8);
    X(x.s9);
    X(x.s10);
    X(x.s11);
    X(x.s12);
    X(x.s13);
    X(x.s14);
    X(x.s15);
    X(x.s16);
    X(x.s17);
    X(x.s18);
    X(x.s19);
    X(x.s20);
    X(x.s21);
    X(x.s22);
    X(x.s23);
    X(x.s24);
    X(x.s25);
    X(x.s26);
    X(x.s27);
    X(x.s28);
    X(x.s29);
    X(x.s30);
    X(x.s31);
    X(x.s32);
    X(x.s33);
    X(x.s34);
    X(x.s35);
    X(x.s36);
    X(x.s37);
    X(x.s38);
    X(x.s39);
    X(x.s40);
    X(x.s41);
    X(x.s42);
    X(x.s43);
    X(x.s44);
    X(x.s45);
    X(x.s46);
    X(x.s47);
    X(x.s48);
    X(x.s49);
    X(x.s50);
    X(x.s51);
    X(x.s52);
    X(x.s53);
    X(x.s54);
    X(x.s55);
    X(x.s56);
    X(x.s57);
    X(x.s58);
    X(x.s59);
    X(x.s60);
    X(x.s61);
    X(x.s62);
    X(x.s63);
    X(x.s64);

    X(x.u1);
    X(x.u2);
    X(x.u3);
    X(x.u4);
    X(x.u5);
    X(x.u6);
    X(x.u7);
    X(x.u8);
    X(x.u9);
    X(x.u10);
    X(x.u11);
    X(x.u12);
    X(x.u13);
    X(x.u14);
    X(x.u15);
    X(x.u16);
    X(x.u17);
    X(x.u18);
    X(x.u19);
    X(x.u20);
    X(x.u21);
    X(x.u22);
    X(x.u23);
    X(x.u24);
    X(x.u25);
    X(x.u26);
    X(x.u27);
    X(x.u28);
    X(x.u29);
    X(x.u30);
    X(x.u31);
    X(x.u32);
    X(x.u33);
    X(x.u34);
    X(x.u35);
    X(x.u36);
    X(x.u37);
    X(x.u38);
    X(x.u39);
    X(x.u40);
    X(x.u41);
    X(x.u42);
    X(x.u43);
    X(x.u44);
    X(x.u45);
    X(x.u46);
    X(x.u47);
    X(x.u48);
    X(x.u49);
    X(x.u50);
    X(x.u51);
    X(x.u52);
    X(x.u53);
    X(x.u54);
    X(x.u55);
    X(x.u56);
    X(x.u57);
    X(x.u58);
    X(x.u59);
    X(x.u60);
    X(x.u61);
    X(x.u62);
    X(x.u63);
    X(x.u64);

    return 0;
}

यहाँ कार्यक्रम का आउटपुट 64-बिट क्लैंग के साथ संकलित है:

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typeof(x.s18): long long int
typeof(x.s19): long long int
typeof(x.s20): long long int
typeof(x.s21): long long int
typeof(x.s22): long long int
typeof(x.s23): long long int
typeof(x.s24): long long int
typeof(x.s25): long long int
typeof(x.s26): long long int
typeof(x.s27): long long int
typeof(x.s28): long long int
typeof(x.s29): long long int
typeof(x.s30): long long int
typeof(x.s31): long long int
typeof(x.s32): long long int
typeof(x.s33): long long int
typeof(x.s34): long long int
typeof(x.s35): long long int
typeof(x.s36): long long int
typeof(x.s37): long long int
typeof(x.s38): long long int
typeof(x.s39): long long int
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typeof(x.s51): long long int
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typeof(x.u5): unsigned long long int
typeof(x.u6): unsigned long long int
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typeof(x.u9): unsigned long long int
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typeof(x.u11): unsigned long long int
typeof(x.u12): unsigned long long int
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typeof(x.u14): unsigned long long int
typeof(x.u15): unsigned long long int
typeof(x.u16): unsigned long long int
typeof(x.u17): unsigned long long int
typeof(x.u18): unsigned long long int
typeof(x.u19): unsigned long long int
typeof(x.u20): unsigned long long int
typeof(x.u21): unsigned long long int
typeof(x.u22): unsigned long long int
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typeof(x.u37): unsigned long long int
typeof(x.u38): unsigned long long int
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typeof(x.u40): unsigned long long int
typeof(x.u41): unsigned long long int
typeof(x.u42): unsigned long long int
typeof(x.u43): unsigned long long int
typeof(x.u44): unsigned long long int
typeof(x.u45): unsigned long long int
typeof(x.u45): unsigned long long int
typeof(x.u46): unsigned long long int
typeof(x.u47): unsigned long long int
typeof(x.u48): unsigned long long int
typeof(x.u49): unsigned long long int
typeof(x.u50): unsigned long long int
typeof(x.u51): unsigned long long int
typeof(x.u52): unsigned long long int
typeof(x.u53): unsigned long long int
typeof(x.u54): unsigned long long int
typeof(x.u55): unsigned long long int
typeof(x.u56): unsigned long long int
typeof(x.u57): unsigned long long int
typeof(x.u58): unsigned long long int
typeof(x.u59): unsigned long long int
typeof(x.u60): unsigned long long int
typeof(x.u61): unsigned long long int
typeof(x.u62): unsigned long long int
typeof(x.u63): unsigned long long int
typeof(x.u64): unsigned long long int

सभी बिट-फ़ील्ड्स परिभाषित चौड़ाई के लिए विशिष्ट प्रकार के बजाय परिभाषित प्रकार के प्रतीत होते हैं।

यहाँ कार्यक्रम का आउटपुट 64-बिट gcc के साथ संकलित है:

typestr(x.s1): other
typestr(x.s2): other
typestr(x.s3): other
typestr(x.s4): other
typestr(x.s5): other
typestr(x.s6): other
typestr(x.s7): other
typestr(x.s8): signed char
typestr(x.s9): other
typestr(x.s10): other
typestr(x.s11): other
typestr(x.s12): other
typestr(x.s13): other
typestr(x.s14): other
typestr(x.s15): other
typestr(x.s16): short
typestr(x.s17): other
typestr(x.s18): other
typestr(x.s19): other
typestr(x.s20): other
typestr(x.s21): other
typestr(x.s22): other
typestr(x.s23): other
typestr(x.s24): other
typestr(x.s25): other
typestr(x.s26): other
typestr(x.s27): other
typestr(x.s28): other
typestr(x.s29): other
typestr(x.s30): other
typestr(x.s31): other
typestr(x.s32): int
typestr(x.s33): other
typestr(x.s34): other
typestr(x.s35): other
typestr(x.s36): other
typestr(x.s37): other
typestr(x.s38): other
typestr(x.s39): other
typestr(x.s40): other
typestr(x.s41): other
typestr(x.s42): other
typestr(x.s43): other
typestr(x.s44): other
typestr(x.s45): other
typestr(x.s46): other
typestr(x.s47): other
typestr(x.s48): other
typestr(x.s49): other
typestr(x.s50): other
typestr(x.s51): other
typestr(x.s52): other
typestr(x.s53): other
typestr(x.s54): other
typestr(x.s55): other
typestr(x.s56): other
typestr(x.s57): other
typestr(x.s58): other
typestr(x.s59): other
typestr(x.s60): other
typestr(x.s61): other
typestr(x.s62): other
typestr(x.s63): other
typestr(x.s64): long long int
typestr(x.u1): other
typestr(x.u2): other
typestr(x.u3): other
typestr(x.u4): other
typestr(x.u5): other
typestr(x.u6): other
typestr(x.u7): other
typestr(x.u8): unsigned char
typestr(x.u9): other
typestr(x.u10): other
typestr(x.u11): other
typestr(x.u12): other
typestr(x.u13): other
typestr(x.u14): other
typestr(x.u15): other
typestr(x.u16): unsigned short
typestr(x.u17): other
typestr(x.u18): other
typestr(x.u19): other
typestr(x.u20): other
typestr(x.u21): other
typestr(x.u22): other
typestr(x.u23): other
typestr(x.u24): other
typestr(x.u25): other
typestr(x.u26): other
typestr(x.u27): other
typestr(x.u28): other
typestr(x.u29): other
typestr(x.u30): other
typestr(x.u31): other
typestr(x.u32): unsigned int
typestr(x.u33): other
typestr(x.u34): other
typestr(x.u35): other
typestr(x.u36): other
typestr(x.u37): other
typestr(x.u38): other
typestr(x.u39): other
typestr(x.u40): other
typestr(x.u41): other
typestr(x.u42): other
typestr(x.u43): other
typestr(x.u44): other
typestr(x.u45): other
typestr(x.u46): other
typestr(x.u47): other
typestr(x.u48): other
typestr(x.u49): other
typestr(x.u50): other
typestr(x.u51): other
typestr(x.u52): other
typestr(x.u53): other
typestr(x.u54): other
typestr(x.u55): other
typestr(x.u56): other
typestr(x.u57): other
typestr(x.u58): other
typestr(x.u59): other
typestr(x.u60): other
typestr(x.u61): other
typestr(x.u62): other
typestr(x.u63): other
typestr(x.u64): unsigned long long int

जो प्रत्येक चौड़ाई के साथ एक अलग प्रकार के अनुरूप है।

अभिव्यक्ति E1 << E2में प्रोमोटेड लेफ्ट ऑपरेंड का प्रकार होता है, इसलिए किसी भी चौड़ाई से कम को पूर्णांक पदोन्नति के माध्यम से INT_WIDTHपदोन्नत किया जाता है और किसी भी चौड़ाई से अधिक को अकेला छोड़ दिया जाता है। यदि यह चौड़ाई इससे अधिक है, तो अभिव्यक्ति के परिणाम को वास्तव में बिट-फ़ील्ड की चौड़ाई में छोटा कर दिया जाना चाहिए । अधिक सटीक रूप से, इसे एक अहस्ताक्षरित प्रकार के लिए छोटा किया जाना चाहिए और इसे हस्ताक्षरित प्रकारों के लिए लागू किया जा सकता है।intINT_WIDTHINT_WIDTH

उसी के लिए होने चाहिए E1 + E2अन्य अंकगणितीय ऑपरेटर अगर और E1या E2चौड़ाई की तुलना में बड़ा के साथ थोड़ा-क्षेत्र हैं int। छोटी चौड़ाई वाला ऑपरेंड बड़े चौड़ाई के साथ प्रकार में परिवर्तित हो जाता है और परिणाम में टाइप प्रकार भी होता है। कई अप्रत्याशित परिणामों के कारण यह बहुत ही सहज ज्ञान युक्त व्यवहार, व्यापक विश्वास का कारण हो सकता है कि बिट-फील्ड्स फर्जी हैं और इससे बचा जाना चाहिए।

कई कंपाइलर सी स्टैंडर्ड की इस व्याख्या का पालन नहीं करते हैं, न ही यह व्याख्या मौजूदा शब्दांकन से स्पष्ट है। सी मानक के भविष्य के संस्करण में बिट-फील्ड ऑपरेंड को शामिल करने वाले अंकगणितीय संचालन के शब्दार्थ को स्पष्ट करना उपयोगी होगा।


1
मुझे लगता है कि प्रमुख शब्द 'पूर्णांक पदोन्नति' है। पूर्णांक प्रचार के साथ बिट-फ़ील्ड्स की चर्चा (C11 .16.3.1.1 - यदि कोई intमूल प्रकार के सभी मूल्यों का प्रतिनिधित्व कर सकता है (जैसा कि चौड़ाई द्वारा सीमित है, बिट-फ़ील्ड के लिए), मान को ए में बदल दिया जाता है int; अन्यथा, यह a में रूपांतरित किया जाता है unsigned int। इन्हें पूर्णांक प्रचार कहा जाता है। - .86.3.1.8 , an6.7.2.1 ), उस मामले को कवर न करें जहां बिट-फ़ील्ड की चौड़ाई a से अधिक हो int
जोनाथन लेफ्लर

1
यह मदद नहीं है कि मानक के पत्तों अपरिभाषित करता है (सबसे अच्छे रूप में कार्यान्वयन से परिभाषित) क्या प्रकार के अलावा अन्य बिट क्षेत्रों के लिए अनुमति दी जाती है int, unsigned intऔर _Bool
जोनाथन लेफ़लर

1
"32 से कम किसी भी चौड़ाई", "32 से अधिक किसी भी चौड़ाई" और "अगर यह चौड़ाई 32 से अधिक है" तो संभवतः सादे में बिट्स की संख्या को प्रतिबिंबित करना चाहिए intऔर एक निश्चित 32 नहीं होना चाहिए।
बेन वोइगट

1
मैं मानता हूं कि C मानक में एक समस्या (ओवरसाइट की) है। यह तर्क देने के लिए जगह हो सकती है कि चूंकि मानक uint64_tबिट-फ़ील्ड के उपयोग को मंजूरी नहीं देता है , इसलिए मानक को उनके बारे में कुछ भी कहने की ज़रूरत नहीं है - यह व्यवहार के कार्यान्वयन-परिभाषित भागों के कार्यान्वयन के प्रलेखन द्वारा कवर किया जाना चाहिए। बिट-फ़ील्ड के। विशेष रूप से, सिर्फ इसलिए कि बिट-फ़ील्ड के 52-बिट्स (32-बिट) में फिट intनहीं होते हैं, इसका मतलब यह नहीं होना चाहिए कि वे 32-बिट में जांच कर रहे हैं unsigned int, लेकिन यह 6.3 का शाब्दिक पढ़ना है। १.१ कहता है।
जोनाथन लेफ़लर

1
इसके अलावा, यदि C ++ ने 'बड़े बिट-फील्ड' मुद्दों को स्पष्ट रूप से हल किया है, तो C को उस लीड का यथासंभव अनुसरण करना चाहिए - जब तक कि उस रिज़ॉल्यूशन के बारे में C ++ के लिए कुछ विशिष्ट न हो जाए (जिसकी संभावना नहीं है)।
जोनाथन लेफ्लर

2

समस्या सी मोड में 32-बिट कोड जनरेटर के लिए विशिष्ट लगती है:

आप Godbolt के कंपाइलर एक्सप्लोरर का उपयोग करके असेंबली कोड की तुलना कर सकते हैं

यहाँ इस परीक्षण के लिए स्रोत कोड है:

#include <stdint.h>

typedef union control {
    uint64_t q;
    struct {
        uint64_t a: 1;
        uint64_t b: 1;
        uint64_t c: 1;
        uint64_t d: 1;
        uint64_t e: 1;
        uint64_t f: 1;
        uint64_t g: 4;
        uint64_t h: 1;
        uint64_t i: 1;
        uint64_t p52: 52;
    } b;
} control_t;

uint64_t test(control_t ctl) {
    return ctl.b.p52 << 12;
}

सी मोड में उत्पादन (झंडे -xc -O2 -m32)

test:
        push    esi
        push    ebx
        mov     ebx, DWORD PTR [esp+16]
        mov     ecx, DWORD PTR [esp+12]
        mov     esi, ebx
        shr     ebx, 12
        shr     ecx, 12
        sal     esi, 20
        mov     edx, ebx
        pop     ebx
        or      esi, ecx
        mov     eax, esi
        shld    edx, esi, 12
        pop     esi
        sal     eax, 12
        and     edx, 1048575
        ret

समस्या अंतिम निर्देश and edx, 1048575है जो 12 सबसे महत्वपूर्ण बिट्स को क्लिप करता है।

अंतिम निर्देश को छोड़कर C ++ मोड में आउटपुट समान है:

test(control):
        push    esi
        push    ebx
        mov     ebx, DWORD PTR [esp+16]
        mov     ecx, DWORD PTR [esp+12]
        mov     esi, ebx
        shr     ebx, 12
        shr     ecx, 12
        sal     esi, 20
        mov     edx, ebx
        pop     ebx
        or      esi, ecx
        mov     eax, esi
        shld    edx, esi, 12
        pop     esi
        sal     eax, 12
        ret

64-बिट मोड में आउटपुट बहुत सरल और सही है, फिर भी C और C ++ कंपाइलर के लिए अलग है:

#C code:
test:
        movabs  rax, 4503599627366400
        and     rax, rdi
        ret

# C++ code:
test(control):
        mov     rax, rdi
        and     rax, -4096
        ret

आपको जीसीसी बग ट्रैकर पर बग रिपोर्ट दर्ज करनी चाहिए।


मेरे प्रयोग केवल 64-बिट लक्ष्य के लिए थे, लेकिन आपका 32-बिट मामला और भी अधिक विचित्र है। मुझे लगता है कि एक बग रिपोर्ट बकाया है। सबसे पहले, मुझे मेरे लिए उपलब्ध नवीनतम जीसीसी संस्करण पर इसे फिर से जाँचना होगा।
ग्रिगोरी रिचिस्तोव

1
@GrigoryRechistov सी मानक में शब्दों को देखते हुए , बग बहुत अच्छी तरह से 64-बिट लक्ष्य हो सकता है जो परिणाम को 52 बिट तक कम करने में विफल हो सकता है । मैं व्यक्तिगत रूप से इसे इस तरह देखूंगा।
एंड्रयू हेनले
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