我不能在C中操作位字段

Question

我想在C中实现线性反馈移位寄存器(LFSR)来产生随机比特。当我试图修改一个单独的位，或者只是给内存块分配一个短值时，所有的位都设置为1。我如何阻止这种情况发生呢？

struct lfsr{
    //... 
    union{
        unsigned short ff_0 : 1;
        unsigned short ff_1 : 1;
        //... 
        unsigned short ff_f : 1;
        unsigned short ff;
    }flip_flops;
};

int main() {
    struct lfsr gen;
    gen.flip_flops.ff = 1;      //all the ff's set to 1
    gen.flip_flops.ff = htons(0x0001);//all the ff's set to 1
    gen.flip_flops.f_0 = 1;     //all the ff's set to 1
    gen.flip_flops.f_0 = 0;     //all the ff's set to 0
}

Answer 1

问题是，联合意味着的每个位位字段成员都访问完全相同的一位。你想做的是

union lfsr{
    //... 
    struct {
        unsigned short ff_0 : 1;
        unsigned short ff_1 : 1;
        //... 
        unsigned short ff_f : 1;
    }flip_flops;

    unsigned short ff;
};

Answer 2

你可能对工会有不同的理解。所有的位字段都在同一个位置进行别名。你可能想做这样的事：

struct lfsr{
  //... 
  union{
    struct {
      unsigned short ff_0 : 1;
      unsigned short ff_1 : 1;
      //... 
      unsigned short ff_f : 1;
    };
    unsigned short ff;
  }flip_flops;
};

您可以查看here关于结构和联合之间的差异。

更新：

正如关于基于体系结构的位字段对齐的注释@-busybee，关于代码跨各种体系结构的可移植性，也值得注意。

关于位的讨论，请参考答案here。

Answer 3

当您声明一个Union时，联合的所有元素都是同一内存的一部分。只是访问方式不同而已。

 union{
        unsigned short ff_0 : 1;
        unsigned short ff_1 : 1;
        //... 
        unsigned short ff_f : 1;
        unsigned short ff;
    }flip_flops;

在这里，ff_0和ff_1是相同的内存，ff也是，这就是为什么当您将一个值赋给ff_0时，它会自动分配给ff_1，所以您所观察到的是正确的。

您应该做的是，创建一个具有15位字段的结构。那么联合应该是结构化的，没有签名的短。