C面试题，求详解,该怎么解决

C面试题，求详解

C/C++ code

typedef struct{
    int a:2;
    int b:2;
    int c:1;
}Test;
Test t;
t.a = 1;
t.b = 3;
t.c = 1;

printf("%d\n", t.a);
printf("%d\n", t.b);
printf("%d\n", t.c);

结果：1
  -1
  -1

不知道原因，求高手详解

------解决方案--------------------
实际上这就是简单的补码取值范围的事情

a占两位，那么a能表示哪些数呢：
1）00，显然a为0
2）01，显然a为1
3）10，a为负数(因为符号位为1)，对10取反加1得到10，这是数值2的二进制表示，也就是说-a是2，所以a为-2
4）11，a为负数(因为符号位为1)，对11取反加1得到01，这是数值1的二进制表示，也就是说-a是1，所以a为-1

b同a

c只占1位：
1）0，显然c为0
2）1，c为负数(因为符号位为1)，对1取反加1得到1，这是数值1的二进制表示，也就是说-c是1，所以c为-1

再来看问题
a）给a赋值1，没问题，a的两位是01，所以a为1
b）给b赋值3，但是3已经超过了两位所能表示的范围，那么怎么办呢，3的补码是011，后两个11被存入b，0被舍弃，所以b为-1
c）给c赋值1，不行，c的取值只能是0或者-1（见上面的分析），那么怎么办，1的补码是01，1被存入c，0被舍弃，所以c为-1

------解决方案--------------------
符号位扩展:如果位域的最高位为1,你以有符号整数方式打印则符号位扩展为1,输出负数;
否则,符号位扩展为0,输出整数.
t.a: 占2 bit, 01, 符号扩展最高位0, 输出正数;
t.b: 占2 bit, 11, 符号扩展最高位1, 输出负数;
t.b: 占1 bit, 1, 符号扩展最高位1, 输出负数;

事实上,位域通常用无符号数.
typedef struct {
unsigned int a:2;
unsigned int b:2;
unsigned int c:1;
} Test;

------解决方案--------------------

探讨

实际上这就是简单的补码取值范围的事情

a占两位，那么a能表示哪些数呢：
1）00，显然a为0
2）01，显然a为1
3）10，a为负数(因为符号位为1)，对10取反加1得到10，这是数值2的二进制表示，也就是说-a是2，所以a为-2
4）11，a为负数(因为符号位为1)，对11取反加1得到01，这是数值1的二进制表示，也就是说-a是1，所以a为-1

b同a

c只占1位：
……

------解决方案--------------------
int 是有符号数;
编译器解释有符号数时认为最高位是1的就是负数；
a的二进制是01是正数,正数的补码是它本身,所以输出1;
b的二进制是11 最高位是1,所以是个负数,内存放的都是补码，变换的方法就是先减1，再按位取反，再加个负号就是原值了，11-1=10,10再按位取反就是01,加个负号就是-1;
c的二进制是1也是个负数,减1,按位取反,加个负号就是-1了；



其实所有数值都是以补码的形式储存在内存中，区别在于内存解释上，比如用unsigned int，int，short，long解释；

例如：int m=7；7的补码为0111，那么就直接把0111放进内存m低位中，其它位以符号位0补足；

unsigned int n=-7；-7的补码为1001，把1001放进n低位中，其它以符号位1补足，这里
用无符号数解释内存n，那么执行cout<<n;就会输出11111111 11111111 11111111 11111001
的十进制数;如果用符号数解释即int n=-7；那么就输出-7（11111111 11111111 11111111 11111001原码为10000000 00000000 00000000 00000111，最高位为符号位）

用 = 号赋值就是内存段复制到内存段的操作；

符号‘-’，实际就是按位取反然后加1；例如:-7,意思是把0111按位取反加1得1001；也即
-7的补码