Bited lồng nhau trong C/C++

Question

Tôi cần phải tạo cấu trúc với bitfield để đóng gói một số dữ liệu đến từ phần cứng. Giả sử tôi sử dụng cơ chế biên dịch cụ thể để thực thi đóng gói và đặt hàng, là nó có thể để tạo ra một cấu trúc tương tự như sau (không đúng cú pháp):

typedef struct _BYTE_OF_DATA 
{ 
    uint8_t Reserved1 : 2; 
    struct 
    { 
     uint8_t BitWithSomeMeaning : 1; 
     uint8_t BitWithSomeOtherMeaning : 1; 
    } BitsWithMeaning; 
    uint8_t Reserved2 : 4; 
} BYTE_OF_DATA, *PBYTE_OF_DATA; 

static_assert(sizeof(BYTE_OF_DATA) == 1, "Incorrect size"); 

nào sau đó có thể được truy cập như sau:

BYTE_OF_DATA byteOfData; 

byteOfData.Reserved1 = 1; 
byteOfData.BitsWithMeaning.BitWithSomeOtherMeaning = 0; 

Lược đồ chính xác mà tôi đã mô tả ở trên sẽ không hoạt động, vì tôi đoán cấu trúc BitsWithMeaning cần phải bắt đầu tại một ranh giới byte. Tôi đã tự hỏi nếu có một số mẹo khác mà tôi có thể đạt được điều này "làm tổ" của bitfields.

Answer 1

Để xây dựng trên nhận xét trước đó của tôi, điều gì đó dọc theo các dòng này sẽ cho phép kiểu truy cập bạn mong muốn. Mặc dù cách xa thanh lịch:

typedef union _BYTE_OF_DATA { 
    struct { 
     uint8_t Reserved1 : 2; 
     uint8_t : 2; 
     uint8_t Reserved2 : 4; 
    }; 
    struct { 
     uint8_t : 2; 
     uint8_t BitWithSomeMeaning : 1; 
     uint8_t BitWithSomeOtherMeaning : 1; 
     uint8_t : 4; 
    } BitsWithMeaning; 
} BYTE_OF_DATA, *PBYTE_OF_DATA; 

Cá nhân tôi rất thích mặt nạ và vị trí mặt nạ truyền thống và mang sổ đăng ký theo cách thủ công. Kinh nghiệm của tôi là việc truy cập bitfield I/O dễ bay hơi theo phong cách này luôn dẫn đến mã không hiệu quả và dễ bị đua.

Answer 2

Bạn nên sử dụng một công đoàn trong trường hợp này

typedef union _BYTE_OF_DATA { 
    uint8_t data; 
    struct { 
     uint8_t padding1 : 2; 
     uint8_t BitWithSomeMeaning : 1; 
     uint8_t BitWithSomeOtherMeaning : 1; 
     uint8_t padding 2 : 4; 
    } BitsWithMeaning; 
} BYTE_OF_DATA, *PBYTE_OF_DATA; 

static_assert(sizeof(BYTE_OF_DATA) == 1, "Incorrect size"); 

Vì vậy, bạn có thể điền dữ liệu trong một shot:

BYTE_OF_DATA myByte; 

myByte.data = someotherbyte; 

Và có được chút với ý nghĩa:

int meaning1 = myByte.BitWithSomeMeaning; 
int meaning2 = myByte.BitWithSomeOtherMeaning; 

Hoặc làm đối diện:

myByte.data = 0; // Put all fields to 0 

myByte.BitWithSomeMeaning = 1; 
myByte.BitWithSomeOtherMeaning = 0; 

int data = myByte.data; 

Answer 3

Trong C++, các giải pháp đơn giản nhất có thể

struct BYTE_OF_DATA 
{ 
    uint8_t bits; 
    private: 
    struct 
    { 
     bool getBitWithSomeMeaning() const { return bool(bits&0x20); } 
     bool getWithSomeOtherMeaning() const { return bool(bits&0x10); } 
     void setBitWithSomeMeaning(bool b); 
     void setWithSomeOtherMeaning(bool b); 
    } BitsWithMeaning; 
}; 

Không getters/setters cho các lĩnh vực dành riêng rõ ràng. Ctor có lẽ nên đặt các trường đó thành 0 hoặc 1, như giao thức xác định.