具有匿名结构的不同位映射

Question

我想为一些位实现不同的映射。 我想出了这个对我来说相当有效的解决方案：

union myBits{
 // constructors

 struct{ // Mapping 1
   uint16_t a : 8, b : 8;
 };
 struct{ // Mapping 2
   uint16_t c : 10, d : 6;
 };
};

然后我可以通过

访问不同的位映射

myBits mb(/**/);
mb.c = 10;
mb.a = 2;

我认为这个功能非常优雅，虽然它不被认为是标准的 C++。 g++ 和 clang 产生警告（告诉我匿名结构在标准中不被明确允许），Visual Studio 编译代码而不产生任何警告。

我的问题是：是否有一种现代 C++1x 方法可以编写具有相同功能的相同代码，而不仅仅是命名结构？

Answer 1

由于 C++ 与 C 相比的限制，我看不到在标准 C++ 中执行此操作的任何有效、合法和优雅的方法。您只能选择三个属性中的两个:)

高效合法，但不够优雅

struct myBits
{
    void set_bits(size_t start_bit, size_t end_bit, uint16_t value)
    {
        size_t len = end_bit - start_bit + 1;
        uint16_t mask = ((1 << len) - 1) << (start_bit - 1);
        word = (word & ~mask) | ((value << (start_bit - 1)) & mask);
    }
    uint16_t get_bits(size_t start_bit, size_t end_bit)
    {
        size_t len = end_bit - start_bit + 1;
        return (word >> (start_bit - 1)) & ((1 << len) - 1);
    }
    uint16_t word;
};

在您的场景中使用它：

myBits mb;
mb.set_bits(1, 10, 10);
mb.set_bits(1, 8, 2);

这可能真的不如问题中的代码有效，这实际上取决于编译器如何生成用于访问位域的代码与上面的代码。与初始解决方案相比，这样做的好处是您可以访问任何位子集，而无需为其定义新的结构和位域。

合法优雅，但效率不高

template<size_t start_bit, size_t end_bit>
struct bit_field
{
    bit_field(uint16_t& w) : word(w) {}

    operator uint16_t() const
    {
        return (word >> (start_bit - 1)) & ((1 << len) - 1);
    }

    bit_field& operator=(uint16_t value)
    {
        uint16_t mask = ((1 << len) - 1) << (start_bit - 1);
        word = (word & ~mask) | ((value << (start_bit - 1)) & mask);
        return *this;
    }

    const size_t len = end_bit - start_bit + 1;
    uint16_t &word;
};

struct Word
{
    Word(uint16_t w) : word(w), a(word), b(word), c(word), d(word) {}

    uint16_t word;
    bit_field<1, 8> a;
    bit_field<9, 16> b;
    bit_field<1, 10> c;
    bit_field<11, 16> d;
};

这种情况下的用法与您的示例一样优雅：

Word w(0);
w.c = 10;
w.a = 2;

这种方法的问题在于它确实 space 效率低下。与仅存储位的初始方法相比，您必须为每个位字段声明一个结构。

高效优雅，但不合法

这基本上就是您在问题中描述的方式。