具有混疊的可變大小的位域

我有一些struct containig位域，它可能會有所不同。例如：具有混疊的可變大小的位域

struct BitfieldSmallBase { 
    uint8_t a:2; 
    uint8_t b:3; 
    .... 
} 

struct BitfieldLargeBase { 
    uint8_t a:4; 
    uint8_t b:5; 
    .... 
}

和工會在一次訪問所有位：

template<typename T> 
union Bitfield 
{ 
    T bits; 
    uint8_t all; // <------------- Here is the problem 

    bool operator & (Bitfield<T> x) const { 
     return !!(all & x.all); 
    } 
    Bitfield<T> operator + (Bitfield<T> x) const { 
     Bitfield<T> temp; 
     temp.all = all + x.all; //works, because I can assume no overflow will happen 
     return temp; 
    } 
    .... 
} 

typedef Bitfield<BitfieldSmallBase> BitfieldSmall; 
typedef Bitfield<BitfieldLargeBase> BitfieldLarge;

的問題是：對於一些位域的基類，一個uint8_t是不夠的。 BitfieldSmall確實適合uint8_t，但是BitfieldLarge不適用。數據需要儘可能緊湊地包裝（稍後將由SSE指令處理），因此始終使用uint16_t是無可爭議的。有沒有辦法用整數類型聲明「全部」字段，其大小與位域相同？或者另一種方式來訪問整體？

我當然可以放棄模板的使用並明確聲明每種位域，但是我想避免代碼重複（這裏有相當多的操作符和成員函數）。

來源

2009-10-01 hirschhornsalz

您也可以使整型類型成爲模板參數。

template<typename T, typename U> 
union Bitfield 
{ 
    T bits; 
    U all; 
} 

typedef Bitfield<BitfieldSmallBase, uint8_t> BitfieldSmall; 
typedef Bitfield<BitfieldLargeBase, uint16_t> BitfieldLarge;

來源

2009-10-01 12:04:04

有時溶液是如此簡單:-) – hirschhornsalz 2009-10-01 12:06:40

我學到了艱辛的道路，雖然在您使用瓦爾位寬爲讓編譯器做你的遮蔽，併爲您的控制換檔的便捷方式，您不能做出的假設結構中成員的順序和填充。它依賴於編譯器，編譯器確實會改變順序，並且依賴於項目中的其他代碼。

如果你想把一個字節看作離散的字段，你真的必須這麼做。

來源

2009-10-01 12:08:12 Will

可移植性是次要的，因爲我需要仍要使用SSE，所以這是僅限於x86_64的（以及可能的x86）。對於我正在使用的編譯器（gcc，icc），我可以對結構的佈局作出安全的假設，它在ABI中進行了定義。 – hirschhornsalz 2009-10-01 12:31:00

但在兩個編譯器中不保證是相同的。或者在這些編譯器的* next *版本中。 – jalf 2009-10-01 12:33:19

icc和gcc都符合x86_64 ABI。不時有ABI斷裂，但他們通常會盡力減少影響。如果您發現一個案例，icc的結構佈局與gcc不同，您甚至可能會提交一個錯誤，因爲icc難以儘可能兼容gcc。 – hirschhornsalz 2009-10-01 12:58:56

你可以用模板元編程來定義，從BitfieldSmallBase，BitfieldLargeBase等映射到另一種類型的模板函數 - 默認uint8_t和BitfieldLargeBase到uint16_t爲模板專業化，然後使用這樣的：

union Bitfield 
{ 
    T bits; 
    typename F<T>::holder_type all; 
};

來源

2009-10-01 12:08:45 catwalk

另一個不錯的解決方案。但我更喜歡John Kugelmans的解決方案，它更簡單。 – hirschhornsalz 2009-10-01 12:16:02

如果BitfieldSmall *類很少，John有更好的解決方案;如果他們中有很多人，我的情況會更好，但是有一兩個人可以脫穎而出，比如uint16_t和默認的uint8_t。 – catwalk 2009-10-01 12:30:54

有3個位域類，其中一個是雙字節大小的（到目前爲止）。因爲F :: holder_type及其專業化的聲明超過3行，Johns解決方案在這種情況下效果更好，儘管幅度非常小;-) – hirschhornsalz 2009-10-01 12:36:13

您可能要考慮std::bitset或boost::dynamic_bitset而不是滾動自己的。無論如何，避開std::vector<bool>！

來源

2009-10-01 12:09:20

感謝您的警告;-)我在此部分中使用的數組該程序的大小是非常固定的（與底層數據結構相反），所以我儘量避免使用std :: vector。 boost並不會簡化事情，因爲我需要通過SSE（__m128i等）訪問數據來完成實際的工作。 – hirschhornsalz 2009-10-01 12:23:20

製作的字節數，你所需要的模板參數的一部分：

template <typename T, int S=1> 
struct BitField 
{ 
    union 
    { 
     T bits; 
     unsigned char bytes[S]; 
    }; 
}; 

typedef Bitfield<BitfieldSmallBase, 1> BitfieldSmall; 
typedef Bitfield<BitfieldLargeBase, 2> BitfieldLarge;

來源

2009-10-01 21:31:50

這個怎麼樣？

#include <limits.h> 

template <class T> 
union BitField 
{ 
    T bits; 
    unsigned all : sizeof(T) * CHAR_BIT; 
};

來源

2009-10-01 21:36:08

具有混疊的可變大小的位域

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