位域可以在C++中使用类吗？

Question

在 C 结构中，可以指定不同于默认类型的位长度的其他位长度，如下所示：

struct MyStruct{
    int myVar : 1;    //Size of myVar is 1 bit (so it can take values 0 or 1
    int myOtherVar: 4;    //Size of myOtherVar is 4 bits (so it can take values 0 to 15)
}

这称为位域。

我的问题是是否也可以在 C++ 中执行此操作类，如下所示：

class MyClass{
    public:
        //Some methods
    private:
        int m_myAttribute : 1;
        int m_myOtherAttribute : 4;
}

我在网上搜索了这个，但我发现的所有位域示例都使用了结构，而不是类。

我测试了这段代码，它编译得很好，但我想知道属性的大小是否真的是指定的大小，或者编译器是否只是忽略了位字段并使用了标准 int尺寸。

Answer 1

是的，class 可以有位域成员。在 C++ 中，除了默认访问级别和默认继承类型外，class 和 struct 之间没有区别。它们都被称为 class 类型。如果您可以在 struct 中做某事，那么您也可以在 class 中做同样的事情。由于默认访问级别不同，它们看起来会有些不同，但您得到的是相同的东西。例如

struct foo
{
    int m_myAttribute : 1;
    int m_myOtherAttribute : 4;
    int m_myOtherOtherAttribute : 27;
};

与

相同

class bar
{
public:
    int m_myAttribute : 1;
    int m_myOtherAttribute : 4;
    int m_myOtherOtherAttribute : 27;
};

请注意，我们必须在 class 中使用 public:，因为默认情况下成员是私有的。

现在介绍一下 C++ 中位域的大小。 [class.bit]/1 包含您需要的所有信息：

The constant-expression shall be an integral constant expression with a value greater than or equal to zero. The value of the integral constant expression may be larger than the number of bits in the object representation (3.9) of the bit-field’s type; in such cases the extra bits are used as padding bits and do not participate in the value representation (3.9) of the bit-field. Allocation of bit-fields within a class object is implementation-defined. Alignment of bit-fields is implementation-defined. Bit-fields are packed into some addressable allocation unit. [ Note: Bit-fields straddle allocation units on some machines and not on others. Bit-fields are assigned right-to-left on some machines, left-to-right on others. —end note ]

^强调我的

从这里我们得到位域的大小至少是底层数据类型的大小，但是如果你过度分配 space 那么额外的 space 会变成填充并且不用于位域成员的值。

Answer 2

作为实施质量 (QoI) 的问题，是的，成员的大小确实是我所知道的所有编译器的指定大小。

如果您问尺寸是否必须匹配（根据标准），您必须问问自己如何判断？（以符合标准的方式。）如果你不能（我认为你不能），那么在 as-if 规则下，编译器可以做它喜欢的事。

有关详细信息，请参阅 C++14 standard（实际上是 n4296。）

的第 9.6 节

Answer 3

在 C++ 中将位域与类或结构一起使用是完全合法的。我还推荐这个问题来进一步研究两者的异同：What are the differences between struct and class in C++?

是的，确实考虑了位大小，请记住内存布局的大小取决于实现

class test {
  int a : 3;
  void fun() {
      // std::cout << sizeof(a); // Illegal (*)
      a = 5; // Warning! Implicit truncation from int to 3-bit bitfield yields -3 (2's complement)
  }
};

int main() {
  std::cout << sizeof(test); // ABI-dependent, might be 4 bytes
}

(*) 让我也谈谈您对 sizeof 和位域的使用的评论：不允许 使用 sizeof glvalue 指定位字段，如 [expr.sizeof]/p1

位域可以在C++中使用类吗？

Can bit fields be used in C++ classes?

c++

class

bit-fields