位域可以在 C++ 类中使用吗？答案

【问题标题】：Can bit fields be used in C++ classes?位域可以在 C++ 类中使用吗？
【发布时间】：2016-11-17 12:40:46
【问题描述】：

在 C 结构中，可以指定另一个位长而不是默认类型的位长，如下所示：

struct MyStruct{
    int myVar : 1;    //Size of myVar is 1 bit (so it can take values 0 or 1
    int myOtherVar: 4;    //Size of myOtherVar is 4 bits (so it can take values 0 to 15)
}

这称为位域。

我的问题是是否也可以在 C++ 类中执行此操作，如下所示：

class MyClass{
    public:
        //Some methods
    private:
        int m_myAttribute : 1;
        int m_myOtherAttribute : 4;
}

我在网上搜索了这个，但我发现的所有位字段示例都使用了结构，而不是类。

我测试了这段代码，它编译得很好，但我想知道属性的大小是否真的是指定的大小，或者编译器是否只是忽略了位字段并使用了标准的int 大小。

【问题讨论】：

这不会回答你的问题，但可能是相关的：stackoverflow.com/questions/3319717/…
可以通过sizeof()函数查看。另外，据我所知，结构和类之间的唯一区别是，默认类变量将是 private，默认结构变量将是 public。你应该在这里阅读：[stackoverflow.com/a/7762179/1867076]
C++ 中的类几乎在所有方面都与结构相同。 唯一的区别是默认访问说明符（对于类 - 私有，对于结构 - 公共）
@Prometheus 不，我无法使用sizeof() 进行检查。 sizeof() 不适用于位域（请参阅the link that Roy T. posted）

标签： c++ class bit-fields

【解决方案1】：

是的，class 可以有位域成员。在 C++ 中，class 和 struct 之间没有区别，除了默认访问级别和默认继承类型。它们都被称为类类型。如果您可以在struct 中做某事，那么您可以在class 中做同样的事情。由于默认访问级别不同，它们看起来会有所不同，但您会得到相同的东西。比如

struct foo
{
    int m_myAttribute : 1;
    int m_myOtherAttribute : 4;
    int m_myOtherOtherAttribute : 27;
};

与

相同

class bar
{
public:
    int m_myAttribute : 1;
    int m_myOtherAttribute : 4;
    int m_myOtherOtherAttribute : 27;
};

请注意，我们必须在类中使用public:，因为默认情况下成员是私有的。

现在关于 C++ 中位域的大小。 [class.bit]/1 包含您需要的所有信息：

常量表达式应该是一个整数常量表达式，其值大于或等于零。 整数常量表达式的值可能大于位域类型的对象表示（3.9）中的位数；在这种情况下，额外的位被用作填充位并且不参与位域的值表示 (3.9)。 类对象中位域的分配是实现定义的。位域的对齐是实现定义的。位域被打包到一些可寻址的分配单元中。 [注意：位域在某些机器上跨越分配单元，而不在其他机器上。位域在某些机器上从右到左分配，在其他机器上从左到右分配。 ——尾注]

^强调我的

从这里我们得到位域的大小将至少是基础数据类型的大小，但是如果您过度分配空间，那么多余的空间将变成填充并且不用于位的值-现场成员。

【讨论】：

except for the default access level 和默认继承类型，虽然这里没有用到。
当你说这两个代码相同时，你的意思是编译后的代码是严格相同的还是只是它们做同样的事情？
@DonaldDuck 我希望生成完全相同的代码。 class 和 struct 都必须遵循相同的规则，忽略访问说明符，因此编译器应该生成相同的代码。

【解决方案2】：

在 C++ 中将位域与类或结构一起使用是完全合法的。我也推荐这个问题来进一步探讨两者的异同：What are the differences between struct and class in C++?

是的，确实考虑了位大小，只要记住内存布局的大小取决于实现

class test {
  int a : 3;
  void fun() {
      // std::cout << sizeof(a); // Illegal (*)
      a = 5; // Warning! Implicit truncation from int to 3-bit bitfield yields -3 (2's complement)
  }
};

int main() {
  std::cout << sizeof(test); // ABI-dependent, might be 4 bytes
}

(*) 让我也谈谈您对使用 sizeof 和位字段的评论：不允许在 glvalue 上使用 sizeof指定一个位域，如[expr.sizeof]/p1

【讨论】：

【解决方案3】：

作为实现质量 (QoI) 的问题，是的，成员的大小实际上是我所知道的所有编译器的指定大小。

如果您要问尺寸是否必须匹配（根据标准），您必须问自己如何判断？（以符合标准的方式。）如果你不能（我认为你不能），那么根据 as-if 规则，编译器可以做它喜欢的事情。

更多详情，请参阅C++14 standard（实际上是 n4296）的第 9.6 节。

【讨论】：