具有匿名结构的不同位映射

Different bit mappings with anonymous structs

本文关键字：映射 结构      更新时间：2023-10-16

我想为一些位数实现不同的映射。 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，我可以简单地通过以下方式访问不同的位映射

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

我认为此功能非常优雅，尽管它不被认为是标准C++。 g++和clang产生警告(告诉我标准中不允许匿名结构)，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 方法来编写具有相同功能的相同代码，而不仅仅是命名结构？

由于C++与C相比的限制，我认为在标准C++中没有看到任何有效，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;
};

要像在你的方案中一样使用它，请执行以下操作：

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

这可能不如问题中的代码有效，它实际上取决于编译器如何生成用于访问位字段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字段。

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;
};

在这种情况下，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空间效率低下。您必须为每个位字段声明一个结构，这与仅存储位的初始方法相比。

高效优雅，但不合法

这基本上就是你在问题中描述的方式。

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