Bit-fields

Deklariert ein Mitglied mit expliziter Breite in Bits. Benachbarte Bitfeld-Mitglieder können gepackt werden, um einzelne Bytes zu teilen und zu überbrücken.

Eine Bitfeld-Deklaration ist eine struct - oder union -Mitglieddeklaration, die den folgenden Deklarator verwendet:

Erklärung

Bit-Felder können nur einen der folgenden (möglicherweise const oder volatile qualifizierten) Typen haben:

• unsigned int , für vorzeichenlose Bitfelder (z.B. unsigned int b : 3 ; hat den Wertebereich [ ​ 0 ​ , 7 ] )
• signed int , für vorzeichenbehaftete Bitfelder ( signed int b : 3 ; hat den Wertebereich [ - 4 , 3 ] )
• int , für Bitfelder mit implementierungsabhängiger Vorzeichenbehaftung (beachten Sie, dass sich dies von der Bedeutung des Schlüsselworts int an allen anderen Stellen unterscheidet, wo es "signed int" bedeutet). Zum Beispiel kann int b : 3 ; den Wertebereich [ ​ 0 ​ , 7 ] oder [ - 4 , 3 ] haben.

Zusätzliche implementierungsdefinierte Typen können zulässig sein. Es ist ebenfalls implementierungsdefiniert, ob ein Bitfeld einen atomic Typ haben darf. (since C11) Die Anzahl der Bits in einem Bitfeld ( width ) legt die Grenze des Wertebereichs fest, den es halten kann:

#include <stdio.h>
struct S
{
    // Drei-Bit-Feld ohne Vorzeichen,
    // erlaubte Werte sind 0...7
    unsigned int b : 3;
};
int main(void)
{
    struct S s = {7};
    ++s.b; // Vorzeichenloser Überlauf
    printf("%d\n", s.b); // Ausgabe: 0
}

Mehrere benachbarte Bitfelder dürfen (und werden normalerweise) zusammengepackt werden:

#include <stdio.h>
struct S
{
    // wird normalerweise 4 Bytes belegen:
    // 5 Bits: Wert von b1
    // 11 Bits: ungenutzt
    // 6 Bits: Wert von b2
    // 2 Bits: Wert von b3
    // 8 Bits: ungenutzt
    unsigned b1 : 5, : 11, b2 : 6, b3 : 2;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n", sizeof(struct S)); // gibt normalerweise 4 aus
}

Das spezielle unnamed bit-field mit width Null unterbricht das Padding: Es legt fest, dass das nächste Bit-Feld am Anfang der nächsten Zuweisungseinheit beginnt:

#include <stdio.h>
struct S
{
    // belegt normalerweise 8 Bytes:
    // 5 Bits: Wert von b1
    // 27 Bits: ungenutzt
    // 6 Bits: Wert von b2
    // 15 Bits: Wert von b3
    // 11 Bits: ungenutzt
    unsigned b1 : 5;
    unsigned    : 0; // startet ein neues unsigned int
    unsigned b2 : 6;
    unsigned b3 : 15;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n", sizeof(struct S)); // gibt normalerweise 8 aus
}

Da Bitfelder nicht notwendigerweise am Anfang eines Bytes beginnen, kann die Adresse eines Bitfelds nicht genommen werden. Zeiger auf Bitfelder sind nicht möglich. Bitfelder können nicht mit sizeof und _Alignas (seit C11) (bis C23) alignas (seit C23) (seit C11) verwendet werden.

Hinweise

Die folgenden Verwendungen von Bitfeldern verursachen undefiniertes Verhalten :

• Aufruf von offsetof auf einem Bitfeld.

Die folgenden Eigenschaften von Bitfeldern sind nicht spezifiziert :

• Ausrichtung der Zuweisungseinheit, die ein Bitfeld enthält.

Die folgenden Eigenschaften von Bitfeldern sind implementierungsdefiniert :

• Ob Bitfelder vom Typ int als vorzeichenbehaftet oder vorzeichenlos behandelt werden.
• Ob andere Typen als int , signed int , unsigned int , _Bool (seit C99) , und (möglicherweise unsigned ) _BitInt ( N ) (seit C23) erlaubt sind.

• Ob ein Bitfeld eine Grenze einer Zuordnungseinheit überschreiten kann.
• Die Reihenfolge von Bitfeldern innerhalb einer Zuordnungseinheit (auf einigen Plattformen werden Bitfelder von links nach rechts gepackt, auf anderen von rechts nach links).

In der C++-Programmiersprache kann die Breite eines Bitfelds die Breite des zugrundeliegenden Typs überschreiten (die zusätzlichen Bits sind jedoch Padding-Bits), und Bitfelder vom Typ int sind immer vorzeichenbehaftet.

Referenzen

Siehe auch