C++结构语法“A:B”意味着什么?

比特场,从C。 Name 40位宽, Colour 是24位宽。因此,结构至少有64位。在我的系统中,64位是8字节。

是的,这是 bitfields . 它们通常用于定义映射到硬件寄存器的结构。如果您决定使用它们,需要记住一些事情,一个是您不知道编译器是如何在组成字段的实际字节中进行布局、排序和填充的,它们在编译器之间可以而且将有所不同(可能使用同一个编译器,但优化设置不同S也是如此。

这是位域定义。

name是一个能够存储40位信息的整数。颜色可以存储24位。

这样做通常是为了在经常需要的结构中节省一些空间,或者将代码压缩到CPU易于处理的大小(在您的例子中是64位)。在64位计算机上的CPU寄存器中。

但是访问位字段的代码执行速度会稍微慢一些。

Use them judiciously :

记住几乎所有关于 位字段是实现 依赖的。例如,位是否 从左到右或 从右到左取决于 硬件架构。此外, 每个编译器使用不同的成员 校准模型,这就是为什么尺寸 优化的billingrec是12 字节而不是9。你不能接受 位字段的地址也不能创建 一组比特。最后,在大多数情况下 实现位字段的使用 增加了开销。因此,当 优化代码,测量 一定优化的效果和 在你决定使用 它。

在这里 sizeof 很好地演示了引擎盖下面发生的事情:

#include <iostream>
#include <climits>

struct bc_1 {
   int a : 1;
   int b : 1;
};

struct bc_2 {
   int a : 31;
   int b : 1;
};

struct bc_3 {
   int a : 32;
   int b : 1;
};

struct bc_4 {
   int a : 31;
   int b : 2;
};

struct bc_5 {
   int a : 32;
   int b : 32;
};

struct bc_6 {
   int a : 40;
   int b : 32;
};

struct bc_7 {
   int a : 63;
   int b : 1;
};

int main(int argc, char * argv[]) {
    std::cout << "CHAR_BIT = " << CHAR_BIT;
    std::cout << " => sizeof(int) = " << sizeof(int) << std::endl;

    std::cout << "1,  1:  " << sizeof(struct bc_1) << std::endl;
    std::cout << "31, 1:  " << sizeof(struct bc_2) << std::endl;
    std::cout << "32, 1:  " << sizeof(struct bc_3) << std::endl;
    std::cout << "31, 2:  " << sizeof(struct bc_4) << std::endl;
    std::cout << "32, 32: " << sizeof(struct bc_5) << std::endl;
    std::cout << "40, 32: " << sizeof(struct bc_6) << std::endl;
    std::cout << "63, 1:  " << sizeof(struct bc_7) << std::endl;
}

接下来的内容取决于编译器和操作系统,也可能取决于硬件。在带有gcc-7的macos上(带有 CHAR_BIT =8,32位 int (即64位的一半 long 有 sizeof(int) =4)这是我看到的输出:

CHAR_BIT = 8 => sizeof(int) = 4
1,  1:  4
31, 1:  4
32, 1:  8
31, 2:  8
32, 32: 8
40, 32: 12
63, 1:  8

这告诉我们几件事:如果 int 类型适合单个 int (即上面例子中的32位),编译器只分配一个 int 值得回忆的( bc_1 和 bc_2 )一次,一个 int 无法再保留位字段,我们添加第二个( bc_3 和 bc_4 )。注意 bc_5 在容量上。

有趣的是,我们可以“选择”比允许的更多的位。见 bc_6 . 这里g++-7给出了一个警告:

bitfields.cpp::30:13: warning: width of 'bc_6::a' exceeds its type
     int a : 40;
             ^~

注意:clang++更详细地解释了这一点

bitfields.cpp:30:9: warning: width of bit-field 'a' (40 bits) exceeds the width of its type; value will be truncated to 32 bits [-Wbitfield-width]
    int a : 40;
    ^

然而,编译器似乎在幕后分配另一个 int 值得回忆。或者至少,它确定了正确的大小。我想编译器警告我们不要访问这个内存 int a = bc_6::a (我敢打赌 int a 只有前32位字段 bc_6::a ……)这是由 bc_7 总尺寸是两个的 int 但是第一个字段覆盖了大部分。

最后替换 int 具有 长的 在上面的示例中,行为与预期一致:

CHAR_BIT = 8 => sizeof(long) = 8
1,  1:  8
31, 1:  8
32, 1:  8
31, 2:  8
32, 32: 8
40, 32: 16
63, 1:  8