Битовые поля структур и объединений

В качестве компонент объединений и структур (и классов) могут использоваться битовые поля.

Битовое поле – это целое или беззнакового целое значение, занимающее в памяти фиксированное число битов, например, 1 бит.

Битовые поля – это не самостоятельные объекты, они могут быть только элементами структур, объединений или классов.

Битовые поля не имеют адресов, нет указателей и ссылок на битовые поля, нет массивов битовых полей.

Битовые поля позволяют сформировать объекты с длиной внутреннего представления некратных байту, а кратных биту.

Битовые поля используются для плотной упаковки данных.

Назначение битовых полей – обеспечить удобный доступ к отдельным битам данных.

Определение структуры с битовыми полями имеет такой формат:

struct имя_типа {

тип_поля имя_поля: ширина_поля;

тип_ поля имя_поля: ширина_ поля;

} имя_структуры;

тип_поля – один из базовых целых типов (char, short, int, long), их знаковых и беззнаковых вариантов;

ширина_поля – целое неотрицательное десятичное число, значение которого обычно не должно превышать длины слова конкретной ЭВМ.

Таким образом, диапазон существенно зависит от реализации языка и системы. Однако стандарт C++ не запрещает вводить поля превышающие максимально допустимую величину битового поля.

В этом случае лишние биты не учитываются в значении поля, а служат для разделения кодов в памяти.

Пример определения структуры:

struct {

int a : 10;

int b : 14;

} xx, * px;

На рис. 4 показано размещение битовых полей структуры для компиляторов, работающих на IBMPC.

байт								байт									байт
7	6	5	4	3	2	1	0		7	6	5	4	3	2	1	0		7	6	5	4	3	2	1	0
Z	Z	Z	Z	Z	Z	Z	Z		Z	Z	Z	Z	Z	Z	X	X		X	X	X	X	X	X	X	X
int b:14															int a:10

Рис. 1.4. Размещение битовых полей структуры

Определим функцию, которая упаковывает в один байт остатки от деления на 16 двух целых чисел и выводит их в двоичной форме.

Целочисленный остаток от деления должен быть меньше 16, то есть представляется не более чем четырьмя битами.

Программа:

#include <iostream>

using namespace std;

unsigned char F ( int a, int b ){

union {

unsigned char z ;

struct {

unsigned int x : 4;

unsigned int y : 4;

} st;

struct {

unsigned int a0 :1

unsigned int a1 :1

unsigned int a2 :1

unsigned int a3 :1

unsigned int a4 :1

unsigned int a5 :1

unsigned int a6 :1

unsignedint a7 :1

} st1;

} un;

//Заносим значения остатков от деления на 16 параметров функции // в объединение

un. st. x =a % 16 ;

un .st .y = b% 16 ;

//Выводим биты внутреннего представления объединения – двоичный код //символа un.z

cout<<" \n"<< un.st1. a0<< … <<un.st1.a7 ;

//Возвращаем символ

return un.z;

}