# V2591. MISRA. Bit fields should only be declared with explicitly signed or unsigned integer type

Данное диагностическое правило основано на руководстве MISRA (Motor Industry Software Reliability Association) по разработке программного обеспечения.

Это правило актуально только для C. В зависимости от версии стандарта языка C, битовые поля должны быть объявлены только с подходящими для этого типами. Для C90: 'signed int' или 'unsigned int'. Для C99: 'signed int', 'unsigned int', '_Bool' или другой интегральный тип, разрешённый имплементацией, с явным указанием модификатора 'signed' или 'unsigned'.

Также разрешается использовать псевдоним ('typedef') для допустимого типа.

Битовое поле типа 'int' может быть как 'signed', так и 'unsigned' в зависимости от компилятора. Если для представления битового поля используется 'unsigned int', то все выделенные для поля биты будут значимыми. Такое битовое поле из 'n' битов имеет диапазон значений '[0, 2 ^ n - 1]'.

Если же для представления битового поля используется 'signed int', то 1 бит будет выделен как знаковый. Поэтому для записи значимой части значения битового поля будет использовано на 1 бит меньше выделенного. Такое битовое поле из 'n' битов имеет диапазон значений '[-2 ^ (n - 1), 2 ^ (n - 1) - 1]'.

Исходя из этого, в зависимости от компилятора битовые поля типа 'int' могут иметь разные диапазоны значений. Чтобы избежать ошибок, которые могут возникнуть из-за этого, нужно явно указывать модификатор знаковости.

Пример неправильного использования битового поля:

    struct S
    {
      int b : 3; // <=
    };

    void foo()
    {
      S s;
      s.b = 5;
      if (s.b != 5)
      {
        Boom();
      }
    }

В этом примере, если компилятор выберет беззнаковый тип для представления битового поля 'b', тогда все 3 бита, в которые записывается значение 5, будут значимыми. То есть фактически записывается остаток по модулю 8, и код будет работать как ожидается – в битовое поле будет записано значение 5.

Если компилятор выберет знаковый тип для представления битового поля 'b', то оно разбивается на 1 бит знака и 2 бита значимой части. При записи числа 5 в 'b' в значимую часть запишутся только 2 младших бита. В результате в битовое поле будет записано значение 1 вместо значения 5. Поэтому проверка будет пройдена, и будет вызвана функция 'Boom'.

Для исправления нужно явно указывать модификатор знаковости ('signed' / 'unsigned'):

    struct S
    {
      unsigned int b : 3;
    };

    void foo()
    {
      S s;
      s.b = 5;
      if (s.b != 5)
      {
        Boom();
      }
    }

Для того, чтобы явно указать, какие типы допускаются в объявлении битовых полей вашим компилятором, поддерживающим стандарт C99, в файл с исходными кодом или pvsconfig-файл можно добавить следующий комментарий:

    //V_2591_ALLOWED_C99_TYPES:short,long long

После двоеточия через запятую указываются допустимые типы без модификаторов знаковости:

- 'char'
- 'short'
- 'long'
- 'long long'

Данная диагностика классифицируется как:

MISRA-C-2012-6.1 MISRA-C-2023-6.1