C 構造体のビットフィールドはメモリのレイアウトとサイズをどのように制御するのでしょうか?

C 構造体のビットフィールド宣言

C では、構文 ":1"、":7"、":16" 、または「:32」は、ビットフィールドのビットサイズを指定するために構造体宣言内で使用されます。これにより、メモリ レイアウトをより詳細に制御し、スペースを効率的に使用できるようになります。

以下の例では、

unsigned char a : 1;
unsigned char b : 7;

「:1」と「:7」は、メモリのビット サイズを示します。それぞれ変数 a と b。これは、a が 1 ビットを占有し、b が 7 ビットを占有することを意味します。通常、ビットフィールドは構造内でコンパクトなデータ構造を作成するために使用され、多くの場合、ストレージの全バイトを必要としないフラグや小さな値を表すために使用されます。

さらに詳しく説明するには、次のコードを考えてみましょう。

typedef struct {
    unsigned char leftFour  : 4;
    unsigned char rightFour : 4;
} tTwoNybbles;

ここで、tTwoNybbles は、leftFour および rightFour という名前の 2 つの 4 ビット ビットフィールドを持つ構造体を表します。これにより、8 ビット char 変数内に 2 つのニブル (それぞれ 4 ビット) が効果的に格納されます。

C 11 標準によれば、ビットフィールド宣言は次の規則に従います。

• ビット サイズを指定する定数式は、負でない整数定数である必要があります。
• 式の値は、次の値を超える可能性があります。基礎となる型のビット数。この場合、余分なビットはパディングとして使用されます。
• 構造体内のビットフィールドの位置合わせとパッキングは実装定義です。

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