C 構造体のビット フィールドにおけるコロンと数字 (:) の意味は何ですか?

C 構造体のビット フィールド セマンティクス: ":" について

C 構造体では、コロンの後にコロンが使用されます。数字には意味があります。これらは「ビット フィールド」として知られ、構造内の特定のフィールドに割り当てられるビット数を指定します。

ビット フィールド割り当て

コロン ( :) はフィールドのビット幅を示します。たとえば、次の例を考えてみましょう。

<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>

ここでは、DEVICE_DEFAULT_STATE と :1 とマークされたすべてのフィールドに、それぞれ 1 ビットが割り当てられます。 FOUR_RESERVED_BITS は 8 ビットを割り当て、RESET_BITS はさらに 8 ビットを割り当てます。

ビット フィールドの使用法

ビット フィールドは、それらが表す整数型のセマンティクスに従います。これらは、ビット幅に関係なく、通常の整数変数と同様に式で使用できます。

たとえば、上記の例で DEVICE_DEFAULT_STATE が 1 に設定されている場合、2 進算術演算中の値は 1 になります。

デフォルト アライメント

C 構造体では、ビット フィールドは連続して格納され、最下位ビットが最も小さい番号のフィールドに格納されます。ただし、ビット フィールドが :0 として定義されている場合は、次のフィールドが強制的に整数境界で開始され、最適な配置とメモリ使用率が保証されます。

例

次の構造体を考えてみましょう:

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

この場合、a の 4 ビットは自然に整数境界 (4 バイト) に揃うため、構造体のサイズは 3 バイトではなく 4 バイトになります。同様に、c の 1 ビットは次の整数境界と整列し、追加の 3 バイトが生じます。

要約すると、C 構造体のビット フィールドは、特定のビット パターンを表現および操作する便利な方法を提供します。コロンの後の数字は各フィールドのビット幅を決定し、サイズに関係なく、算術演算中に通常の整数のように動作します。

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