|
ビットフィールドとは?
構造体のメンバのビットを指定ビットにすることができる。例えば、2bitと4bitの2つの変数がほしい。このような時に使用する。ビットフィールドが使用できる型は、signed int, unsigned intの2つである。
構造体のサイズは必ずintの倍数に揃えられる。まずは簡単な例を紹介します。
ビットフィールドの例1
#include <iostream>
using namespace std;
struct
{
unsigned int a : 2;
unsigned int b : 1;
}bittest_1;
int main(int argc, char** argv)
{
cout << "構造体のサイズは、" << sizeof(bittest_1) << "です" << endl;
cout << "また、intのサイズは、" << sizeof(int) << "です" << endl;
return 0;
}
上記の結果で表示されるバイト数は、intサイズと一緒になります。構造体のメンバに2つのint型のメンバーがありますが、ビットフィールドを指定した事によりbitの合計がintのサイズに収まるバイト数となります。
例えば、上記の例のメンバ一個を32bitに変更すると2つのbit合計は33bit以上となり、intでは収まらないので8byteのサイズとなります。
ビットフィールドの注意点
１．ビットフィールドの最大値はint型となるので、2つのメンバのbit値がint型のサイズより大きい場合は結合されません。
ビットフィールドのサイズの例
#include <iostream>
using namespace std;
struct
{
unsigned int a : 28;
unsigned int b : 10;
unsigned int c : 24;
}bittest_2;
int main(int argc, char** argv)
{
cout << "構造体のサイズは、" << sizeof(bittest_2) << "です" << endl;
return 0;
}
上記の結果で構造体のサイズはintの3倍のサイズとなります。メンバaとメンバbのbit合計は38bitとなり、intのサイズを超えています。この場合各々が32bitに割り当てられます。
次のメンバbとメンバcの合計も範囲外なので、結果として全てのメンバが独立してintのサイズ分割り当てられます
２．空bitを置くことができます。空bitを置くには、変数名を記入しないだけです。
空bitの例
struct
{
unsigned int a : 3;
unsigned int : 4;
unsigned int b : 1;
}bittest_3;
３．強制的に次のintサイズへ割り当てる事もできます。この場合は、名前無しの変数のbit値を0にします。
次のサイズに割り当てる例
struct
{
unsigned int a : 3;
unsigned int : 0;
unsigned int b : 1;
}bittest_4;
実際の使用方法
ビットフィールドは共用体と一緒に使用する事が多いと思います。「あるbitの変数を連結して表示する」とかに使用します。例を示します。この例では32bitの変数を4bit毎に分割して各々に値を格納し、連結した値を出力してみます。
ビットフィールドと共用体の例
#include <iostream>
using namespace std;
union
{
struct
{
unsigned int a : 4;
unsigned int b : 4;
unsigned int c : 4;
unsigned int d : 4;
unsigned int e : 4;
unsigned int f : 4;
unsigned int g : 4;
unsigned int h : 4;
}bittest;
unsigned int data;
}test_1;
union
{
struct
{
unsigned int a : 1;
unsigned int b : 1;
unsigned int c : 1;
unsigned int d : 1;
unsigned int e : 1;
unsigned int f : 1;
unsigned int g : 1;
unsigned int h : 1;
}bittest;
unsigned char data;
}test_2;
int main(int argc, char** argv)
{
test_1.bittest.a = 15;
test_1.bittest.b = 15;
test_1.bittest.c = 15;
test_1.bittest.d = 15;
test_1.bittest.e = 15;
test_1.bittest.f = 15;
test_1.bittest.g = 15;
test_1.bittest.h = 15;
cout << "test_1.data = " << test_1.data << endl;
test_2.data = 255;
cout << "test_2.bittest.a = " << test_2.bittest.a << endl;
cout << "test_2.bittest.b = " << test_2.bittest.b << endl;
cout << "test_2.bittest.c = " << test_2.bittest.c << endl;
cout << "test_2.bittest.d = " << test_2.bittest.d << endl;
cout << "test_2.bittest.e = " << test_2.bittest.e << endl;
cout << "test_2.bittest.f = " << test_2.bittest.f << endl;
cout << "test_2.bittest.g = " << test_2.bittest.g << endl;
cout << "test_2.bittest.h = " << test_2.bittest.h << endl;
return 0;
}
| 