Битовые поля

Член целого типа может состоять из определенного количества бит. Такой член называется битовым полем (bit field), а число соответствующих бит называется его шириной. Ширина определяется неотрицательным постоянным целым выражением, стоящим после двоеточия. Например:

struct pcard {// сжатое представление карты

unsigned s : 2;

unsigned p : 4;

} ;

Компилятор попытается упаковать битовые поля в памяти последовательно. При этом он может перейти к следующему байту или слову в целях выравнивания. Мас­сивы битовых полей не допускаются. Кроме того, оператор определения адреса & не может быть применен к битовым полям.

Битовые поля используются для удобной адресации информации в упакованном виде. На многих машинах слово состоит из 32 бит, и битовая операция может выпол­няться параллельно (то есть одновременно со всеми битами слова). В этом случае битовые манипуляции можно использовать как технику реализации множеств, со­стоящих не более чем из 32 элементов, как показано ниже.

struct word {

unsigned wO:1, wl:1, w2:1, w3:1, w4:1, w5:1, w6:1, w7:1, w8:l, w9:l, wl0:l, wll:l, wl2:l, wl3:l, wl4:1, wl5:l,

wl6:l, wl7:l, wl8:l, wl9:l, w20:l, w21:l, w22:l, w23:l,

w24:l, w25:l, w26:l, w27:l, w28:l, w29:l, w30:l, w31:l;

};

Можно перекрыть word и unsigned в объединении для создания структуры дан­ных, позволяющей манипулировать битами:

union set {

word m;

unsigned u;

};

int main()

{

set x, у ;

x.u = OxOf1Oof1O;

y.u = OxO1a1aOa1;

x.u = x.u | y.u; //объединение множеств

cout << "элемент 9 "

<< ((x.m.w9)? "присутствует" : "отсутствует") « endl;

}

В большинстве систем такая операция объединения множеств выполняется как па­раллельная операция над словами.

Пример: двумерные динамические массивы

В базовом языке многомерные динамические массивы (dynamic array) недопустимы. В научных, инженерных и других расчетах интенсивно используются двумерные массивы, называемые матрицами (matrix). Было бы неудобно писать специальные процедуры для каждого из возможных размеров матрицы. Соответствующая абст­ракция может быть реализована следующим образом.

//Двумерный динамический массив

struct twod {

double** base; //базовый адрес int row_size, colunm_size; //размер строки и колонки

};

Лежащая в основе структура данных очень проста. Указатель base является указа­телем на указатель на double. Указатель base содержит начальный адрес массива указателей, каждый из которых является начальным адресом ряда переменных с двойной точностью.

В следующем фрагменте обратите внимание, что функция allocate () сначала ис­пользует new для размещения вектора указателей на колонку, а затем — для разме­щения строки значений с двойной точностью. Освобождение памяти происходит в обратном порядке.

void allocate(int r, int s, twod& m)

{

in.base = new double*[s];

for (int i = 0; i < s; ++i)

m.base[i] = new double[r];

m.row_size = r;

m.column_size = s;

}

void deal locate(twod& m) {

for (int i = 0; i < m.column_size; ++i)

delete [] m.base[i];

delete [] m.base;

m.row_size =0;

m.column_size = 0;

}

Теперь напишем функцию find_max () — каноническую процедуру для обработки подобных двумерных динамических массивов.

double find_max(const twod& m)

{

int i,j;

double max = m.base[0] [0];

for (i = 0; i < m.column_size; ++ i)

for (j = 0; j < m.row_size; ++ j)

if (m.base[i] [j] > max)

max = m.base[i] [j];

return (max);

}

Обратите внимание как в представленной ниже main ( ) функция find_max ( ) работает с динамически распределенными структурами различного размера:

#include <iostream.h>

int main ( )

{

twod a, b;

int i, j;

allocate (2, 3, a);

allocate (4, 6, b);

for (i = 0; i < a.column_size; ++ i)

for (j = 0; j < a.row_size; ++ j)

a.base [i] [j] = i * j;

for (i = 0; i < b.column_size; ++ i)

for (j = 0; j < b.row_size; ++ j)

b.base [i] [j] = i * j;

cout << find_max (a) << «наибольшее в массиве 2 * 3\n»;

cout << find_max (b) << «наибольшее в массиве 4 * 6\n»;

}

1 В некоторых изданиях термин member применительно к данным переводится как элемент (элемент структуры, элемент данных). – Примеч. перев.