51. 비트필드(bit-field)의 레이아웃과 부호

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// [언어 내부동작 문제] C++ — 비트필드(bit-field)의 레이아웃과 부호
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// 주제:
//   비트필드의 메모리 배치, 크기(sizeof), 그리고 부호 있는(signed) 비트필드의 값 범위를
//   예측하고 설명하라. 패킷/플래그를 압축 표현할 때 흔히 쓰지만 함정이 많다.
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// 과제:
//   1) 아래 프로그램의 표준 출력을 순서대로 예측하라.
//   2) sizeof(A), sizeof(B), sizeof(C) 가 왜 그런 값이 되는지(기반 타입·패킹·정렬) 설명하라.
//   3) c.s1 에 1 을 넣었는데 출력이 왜 그렇게 나오는지(폭 1의 signed 비트필드) 설명하라.
//   4) 어떤 부분이 구현 정의(implementation-defined)/비이식적인지 지적하라.
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// 빌드/실행: g++ -std=c++17 problem.cpp && ./a.out
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#include <cstdint>
#include <iostream>
using std::cout;

struct A { uint8_t x : 1; uint8_t y : 3; uint8_t z : 4; };
struct B { uint16_t type : 4; uint16_t len : 12; };
struct C { int s1 : 1; int s4 : 4; };

int main() {
    cout << "sizeof(A)=" << sizeof(A) << "\n";
    cout << "sizeof(B)=" << sizeof(B) << "\n";
    cout << "sizeof(C)=" << sizeof(C) << "\n";

    A a{}; a.x = 1; a.y = 5; a.z = 15;
    cout << "a: " << +a.x << " " << +a.y << " " << +a.z << "\n";

    B b{}; b.type = 9; b.len = 4000;
    cout << "b: " << b.type << " " << b.len << "\n";

    C c{}; c.s1 = 1; c.s4 = 7;
    cout << "c.s1=" << c.s1 << " c.s4=" << c.s4 << "\n";
    c.s4 = -8;
    cout << "c.s4(-8)=" << c.s4 << "\n";
    return 0;
}