Битовые поля

Битовые поля — это особый вид полей структуры. Они используются для плотной упаковки данных, например, флажков типа «да/нет». Минимальная адресуемая ячейка памяти — 1 байт, а для хранения флажка достаточно одного бита. При описании битового поля после имени через двоеточие указывается длина поля в битах (целая положительная константа):

struct Options {

bool centerX: l;

bool centerY: l;

unsigned int shadow: 2;

unsigned int palette: 4;

};

Битовые поля могут быть любого целого типа. Имя поля может отсутствовать, такие поля служат для выравнивания на аппаратную границу. Доступ к полю осуществляется обычным способом — по имени. Адрес поля получить нельзя, однако в остальном битовые поля можно использовать точно так же, как обычные поля структуры. Следует учитывать, что операции с отдельными битами реализуются гораздо менее эффективно, чем с байтами и словами, так как компилятор должен генерировать специальные коды, и экономия памяти под переменные оборачивается увеличением объема кода программы. Размещение битовых полей в памяти зависит от компилятора и аппаратуры.

Работа со структурами подробно рассмотрена в шестом семинаре практикума [11].

Объединения (union)

Объединение (union) представляет собой частный случай структуры, все поля которой располагаются по одному и тому же адресу. Формат описания такой же, как у структуры, только вместо ключевого слова struct используется слово union. Длина объединения равна наибольшей из длин его полей. В каждый момент времени в переменной типа объединение хранится только одно значение, и ответственность за его правильное использование лежит на программисте.

Объединения применяют для экономии памяти в тех случаях, когда известно, что больше одного поля одновременно не требуется:

#include < iostream.h>

int main(){

enum paytype {CARD, CHECK};

paytype ptype;

union payment{

char card[25];

long check;

} info;

/* присваивание значений info и ptype */

switch (ptype){

case CARD; cout < < " Оплата по карте: " < < info.card; break;

case CHECK; cout < < " Оплата чеком: " < < info.check; break;

} return 0;

}

Объединение часто используют в качестве поля структуры, при этом в структуру удобно включить дополнительное поле, определяющее, какой именно элемент объединения используется в каждый момент. Имя объединения можно не указы­вать, что позволяет обращаться к его полям непосредственно:

#include < iostream.h>

int main(){

enum paytype {CARD. CHECK};

struct{

paytype ptype;

union{

char card[25];

long check;

};

} info;

.../* присваивание значения info */

switch (info.ptype){

case CARD; cout < < " Оплата по карте: " < < info.card; break;

case CHECK; cout < < " Оплата чеком: " < < info.check; break;

}

return 0;

}

Объединения применяются также для разной интерпретации одного и того же битового представления (но, как правило, в этом случае лучше использовать явные операции преобразования типов). В качестве примера рассмотрим работу со структурой, содержащей битовые поля:

struct Options{

bool centerX: 1;

bool centerY: 1;

unsigned int shadow: 2;

unsigned int palette: 4;

};

union{

unsigned char ch;

Options bit;

}option = {0xC4};

cout < < option.bit.palette;

option.ch & = 0xF0; // наложение маски

По сравнению со структурами на объединения налагаются некоторые ограничения. Смысл некоторых из них станет понятен позже:

§ объединение может инициализироваться только значением его первого элемента;

§ объединение не может содержать битовые поля;

§ объединение не может содержать виртуальные методы, конструкторы, деструкторы и операцию присваивания;

§ объединение не может входить в иерархию классов.