与STD :: BITSET的工会成员的结构填充
Structure padding with union members of std::bitset
在我解决了这个问题之后，我继续扩展了我的代码版本，以将我以前的模板版本中的数据字段的工会与此版本合并在一起，我有这个到目前为止：
main.cpp
#include <iostream>
#include <type_traits>
#include "Register.h"
int main() {
using namespace vpc;
std::cout << std::boolalpha;
std::cout << "std::bitset<64> is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<std::bitset<64>>::value << 'n'
<< "QWord is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<QWord>::value << 'n'
<< "DWord is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<DWord>::value << 'n'
<< "Word is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<Word>::value << 'n'
<< "Byte is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<Byte>::value << 'n'
// << "Bits is trivially copyable "
//<< std::is_trivially_copyable<Bits>::value << 'n'
<< "My Register is trivially copyable "
<< std::is_trivially_copyable<Register>::value << "nn";
std::cout << "sizeof(std::bitset<Byte>) = " << sizeof(Byte) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(std::bitset<Word>) = " << sizeof(Word) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(std::bitset<DWord>) = " << sizeof(DWord) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(std::bitset<QWord>) = " << sizeof(QWord) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register) = " << sizeof(Register) << " bytesnn";
Register r;
std::cout << "sizeof(Register::byte) = " << sizeof(r.byte) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::Byte) = " << sizeof(r.byte) / sizeof(r.byte[0]) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::word) = " << sizeof(r.word) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::Word) = " << sizeof(r.word) / sizeof(r.word[0]) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::dword) = " << sizeof(r.dword) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::DWord) = " << sizeof(r.dword) / sizeof(r.dword[0]) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register::value) = " << sizeof(r.value) << " bytesn";
std::cout << "sizeof(Register) = " << sizeof(r) << " bytesnn";
r.value = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
std::cout << "value = " << r.value.to_ullong() << 'n' << r.value << 'n';
for (std::uint16_t i = 0; i < 8; i++) {
std::cout << "byte_" << i << " : " << r.byte[i] << 'n';
}
return EXIT_SUCCESS;
}
register.h
#pragma once
#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <string>
#include <vector> // include for typedefs below.
namespace vpc {
typedef std::int8_t i8;
typedef std::int16_t i16;
typedef std::int32_t i32;
typedef std::int64_t i64;
const std::uint16_t BYTE = 0x08;
const std::uint16_t WORD = 0x10;
const std::uint16_t DWORD = 0x20;
const std::uint16_t QWORD = 0x40;
typedef std::bitset<BYTE> Byte;
typedef std::bitset<WORD> Word;
typedef std::bitset<DWORD> DWord;
typedef std::bitset<QWORD> QWord;
struct Register {
union {
QWord value{ 0 };
union {
DWord dword[2];
struct {
DWord dword0;
DWord dword1;
};
};
union {
Word word[4];
struct {
Word word0;
Word word1;
Word word2;
Word word3;
};
};
union {
Byte byte[8];
struct {
Byte byte0;
Byte byte1;
Byte byte2;
Byte byte3;
Byte byte4;
Byte byte5;
Byte byte6;
Byte byte7;
};
};
};
Register() : value{ 0 } {}
};
Register reverseBitOrder(Register& reg, bool copy = false);
} // namespace vpc
register.cpp
#include "Register.h"
namespace vpc {
Register reverseBitOrder(Register& reg, bool copy) {
auto str = reg.value.to_string();
std::reverse(str.begin(), str.end());
if (copy) { // return a copy
Register cpy;
cpy.value = QWord(str);
return cpy;
}
else {
reg.value = QWord(str);
return {};
}
}
} // namespace vpc
输出
std::bitset<64> is trivially copyable true
QWord is trivially copyable true
DWord is trivially copyable true
Word is trivially copyable true
Byte is trivially copyable true
My Register is trivially copyable true
sizeof(std::bitset<Byte>) = 4 bytes
sizeof(std::bitset<Word>) = 4 bytes
sizeof(std::bitset<DWord>) = 4 bytes
sizeof(std::bitset<QWord>) = 8 bytes
sizeof(Register) = 32 bytes
sizeof(Register::byte) = 16 bytes
sizeof(Register::Byte) = 4 bytes
sizeof(Register::word) = 16 bytes
sizeof(Register::Word) = 4 bytes
sizeof(Register::dword) = 8 bytes
sizeof(Register::DWord) = 2 bytes
sizeof(Register::value) = 8 bytes
sizeof(Register) = 32 bytes
value = 18446744073709551615
1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
byte_0 : 11111111
byte_1 : 11111111
byte_2 : 11001100
byte_3 : 11001100
byte_4 : 11001100
byte_5 : 11001100
byte_6 : 11001100
byte_7 : 11001100
查看了bitset类型的大小的打印数据后，然后将它们与它们作为结构内部的结构成员的实际尺寸进行比较。我试图弄清楚这里的引擎盖下发生了什么。
我不确定我是否正确地执行计算的大小计算，这是否与bitset的内部存储有关基础类型是std::bitset类型的结构。从标题中，您可以看到其中有4个变体：bitset<8> = Byte，bitset<16> = Word，bitset<32> = DWord＆amp;bitset<64> = QWord
本质中应该有这些可分配的映射：
// each [] = 1 byte or 8 bits for simplicity
bitset<64> = [] [] [] [] [] [] [] []
bitset<32> = [] [] [] []
bitset<16> = [] []
bitset<8> = []
所以当我尝试在联合中使用它们时：
union {
QWord q;
union {
DWord d[2];
struct {
DWord d_0;
DWord d_1;
};
};
union {
Word w[4];
struct {
Word w_0;
Word w_1;
Word w_2;
Word w_3;
};
};
union {
Byte b[8];
struct {
Byte b_0;
Byte b_1;
Byte b_2;
Byte b_3;
Byte b_4;
Byte b_5;
Byte b_6;
Byte b_7;
};
};
};
我认为，通过使用我在本联盟上方显示的模式，我将能够将数据包装到字节大小对齐中：
// each inner [] = 1 byte or 8 bits
// and each outer [] = index into array
0 1 2 3 4 5 6 7
value = [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
0 1
dword[2] = [[] [] [] []], [[] [] [] []]
0 1 2 3
word[4] = [[] []], [[] []], [[] []], [[] []]
0 1 2 3 4 5 6 7
byte[8] = [[ ]] [[ ]] [[ ]] [[ ]] [[ ]] [[ ]] [[ ]] [[ ]]
但是，这似乎并没有像我期望的那样发生。
我的总体目标是模拟我所表达的图案，以便寄存器的基本大小为64位或8个字节宽，通过使用工会，我将能够从完整的Qword。
您能详细说明我在这里缺少的东西吗？我不确定是否与std::bitset如何存储在内存中有关，是否与结构对齐有关，或者是否必须与工会本身打交道。
您想要做的事情不能以您想做的方式完成。std::bitset不能保证其尺寸，因此没有期望bitset<8>具有字节的大小。如果您不是活跃的联盟成员，您也没有任何方法可以访问这些bitset s的成员。
您想做的是：
- 存储
uint64_t。 - 通过与范围兼容的对象访问该
uint64_t位的各个子集，该对象允许您操纵它们。
因此，只需实现。您需要的不是bitset，而是Bit-range 查看类型，它允许您解释和操纵该uint64_t中的任何连续序列为范围。基本上，您需要bitset的接口，而是通过引用存储(以及该存储的特定范围(，而不是由为存储。您不存储这些范围；您应要求生成范围。
语言标准中没有什么可以指定bitset在内部处理存储的方式。我查看的一个实现使用了一个unsigned long数组来存储32个或更少的位(unsigned long long的32多个(。这可能是为了提高效率。
使用此存储方案，即使不全部使用，您的Byte，Word和DWord类型也将占四个字节。将它们的阵列存储在您的较大工会中会导致联盟的尺寸增长，因为每个bitset中都有未使用的字节。
为了消除这些未使用的字节，您必须使用其他内容。
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