独立于操作系统的位域编程

Question

我必须在跨越多个 DWORD 的位域中编写独立位。我目前使用的结构如下

typedef struct _myStruct
{
    union 
    {
        struct 
        {
            DWORD   field1       : 16
            DWORD   field2       : 8
            DWORD   field3       : 8
        };
        DWORD   value0;
    };
    union 
    {
        struct 
        {
            DWORD   field4       : 32; 
        } 
        DWORD   value1;
    };
} myStruct;

我这样做是为了让程序员可以直接访问独立的字段，而不是记住相应的 DWORD，即 myStruct.field1 等。 这在 Visual Studio 中运行良好，但是当我使用未命名的结构和联合时 GCC 会抱怨。为了纠正这一点，我尝试如下命名联合和结构：

    union _DW0
    {
        struct _BF
        {
            DWORD   field1       : 16
            DWORD   field2       : 8
            DWORD   field3       : 8
        } BF;
        DWORD   value0;
    } DW0;

但是现在访问对程序员不友好.. 即尝试对此进行编程的人必须记住每个字段属于哪个 DWORD。例如：myStruct.DW0.field1

有没有办法解决这个问题？

Answer 1

位域本质上是不可移植的。当您编写DWORD field1 : 16; 时，标准不会确定field1 应该具有结构的高16 位还是低16 位。另一方面，如果您使用正确的类型和联合（在您的情况下就足够了，因为您的所有位域都与大多数平台中的类型匹配），那么 可以 是可移植的。

使用 C++11 类型（您也可以使用具有适合您平台的类型的库）：

union {
   struct {
      uint16_t  _1;
      uint8_t   _2;
      uint8_t   _3;
   } field;
   uint32_t value;
};
// ...

Answer 2

匿名联合通常是可以的，但结构需要有一个名称。您也许可以使用它从语法中删除一级“点”。

但是，如果您需要通过命名结构成员单独访问字段（作为位域）和作为一个整体（作为 DWORDS）访问字段，那么您将不得不使用稍微混乱的语法。这种用例需要联合，这需要内部结构，这会导致问题。您总是可以将所有杂乱的语法隐藏在 getter/setter 函数后面，但如果结构很大，那么该方法将无法很好地维护。

您可以考虑以下替代方案：

typedef struct
{
    // DWORD 0
    DWORD   field1   : 16;
    DWORD   field2   : 8;
    DWORD   field3   : 8;
    // DWORD 1
    DWORD   field4   : 32; 
} bitfield_struct;

这只会为您提供位域级别的访问权限，但语法更简洁。但是，如果需要，您仍然可以访问 DWORD 级别的数据：

bitfield_struct foo;
DWORD* bar = (DWORD*)&foo;

bar[0] = ...;
bar[1] = ...;

如果您通常通过位域访问数据而很少通过 DWORD 访问数据，那么这可能是一个可以接受的解决方案。