Welche Bedeutung haben Doppelpunkte und Zahlen (: ) in C-Struktur-Bitfeldern?

Bitfeldsemantik in C-Strukturen: „:“ verstehen

In C-Strukturen ist die Verwendung von Doppelpunkten gefolgt von a Zahl hat Bedeutung. Diese werden als „Bitfelder“ bezeichnet und geben die Anzahl der Bits an, die einem bestimmten Feld innerhalb der Struktur zugewiesen sind.

Bitfeldzuordnung

Die Zahl nach dem Doppelpunkt ( :) bezeichnet die Bitbreite des Feldes. Betrachten Sie zum Beispiel das folgende Beispiel:

<code class="c">struct _USBCHECK_FLAGS
{
    unsigned char   DEVICE_DEFAULT_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_ADDRESS_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_CONFIGURATION_STATE : 1;
    unsigned char   DEVICE_INTERFACE_STATE     : 1;
    unsigned char   FOUR_RESERVED_BITS         : 8;
    unsigned char   RESET_BITS                 : 8;
};</code>

Hier wird DEVICE_DEFAULT_STATE und allen mit :1 gekennzeichneten Feldern jeweils ein einzelnes Bit zugewiesen. FOUR_RESERVED_BITS weist 8 Bits zu, während RESET_BITS weitere 8 Bits zuweist.

Bitfeldverwendung

Bitfelder folgen der Semantik des Integer-Typs, den sie darstellen. Sie können in Ausdrücken wie reguläre Integer-Variablen verwendet werden, unabhängig von ihrer Bitbreite.

Wenn beispielsweise DEVICE_DEFAULT_STATE im obigen Beispiel auf 1 gesetzt ist, hätte es bei binären Rechenoperationen den Wert 1.

Standardausrichtung

In C-Strukturen werden Bitfelder nacheinander gespeichert, wobei das niedrigstwertige Bit im Feld mit der niedrigsten Nummer liegt. Wenn jedoch ein Bitfeld als :0 definiert ist, wird das nächste Feld gezwungen, an einer Ganzzahlgrenze zu beginnen, wodurch eine optimale Ausrichtung und Speichernutzung gewährleistet wird.

Beispiel

Betrachten Sie die folgende Struktur:

<code class="c">struct
{
    int a : 4;
    int b : 13;
    int c : 1;
};</code>

In diesem Fall beträgt die Größe der Struktur 4 Bytes, nicht 3, da die 4 Bits von a natürlich an einer ganzzahligen Grenze (4 Byte) ausgerichtet sind. In ähnlicher Weise wird das einzelne Bit von c an der nächsten Ganzzahlgrenze ausgerichtet, was zu zusätzlichen 3 Bytes führt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bitfelder in C-Strukturen eine bequeme Möglichkeit bieten, bestimmte Bitmuster darzustellen und zu manipulieren. Die Zahl nach dem Doppelpunkt bestimmt die Bitbreite jedes Felds und sie verhalten sich bei arithmetischen Operationen wie normale Ganzzahlen, unabhängig von ihrer Größe.

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