位域成员的大小？

Question

有谁知道如何提取位域成员的大小。 下面的代码自然给了我一个整数的大小，但我如何找出mybits.one有多少位或字节？ 我试过sizeof(test.one)但显然行不通。 我意识到这是位的度量：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    struct mybits {
        unsigned int one:15;
    };

    mybits test;
    test.one = 455;
    cout << test.one << endl;
    cout << "The size of test.one is:  " << sizeof(test) << endl;
}

Answer 1

C++ 标准草案规定sizeof 不应应用于第5.3.3节Sizeof第1节中的位字段。 如果您可以控制源，那么使用枚举听起来更简单和整洁：

struct mybits
{
    enum bitFieldSizes
    {
        field1 = 15,
        field2 = 2,
        field3 = 4,
        field4 = 8,
        field5 = 31
    };

    unsigned int one : field1 ;  
    unsigned int two : field2 ;  
    unsigned int three : field3 ;
    unsigned int four : field4 ;
    unsigned int five : field5 ;
};

如果您无法控制源代码，则可以使用 bit hacks 来获取位域的大小，而std::bitset则可以更轻松：

#include <iostream>
#include <bitset>

struct mybits
{
    unsigned int one : 15 ;  
    unsigned int two : 2 ;  
    unsigned int three : 4 ;
    unsigned int four : 8 ;
    unsigned int five : 31 ;
};

int main()
{
    mybits mb1 ;

    mb1.one   =  ~0 ;
    mb1.two   =  ~0 ;
    mb1.three =  ~0 ;
    mb1.four  =  ~0 ;
    mb1.five  =  ~0 ;

    std::bitset<sizeof(unsigned int)*8> b1(mb1.one);
    std::bitset<sizeof(unsigned int)*8> b2(mb1.two);
    std::bitset<sizeof(unsigned int)*8> b3(mb1.three);
    std::bitset<sizeof(unsigned int)*8> b4(mb1.four);
    std::bitset<sizeof(unsigned int)*8> b5(mb1.five);

    std::cout << b1 << ":" << b1.count() << std::endl ;
    std::cout << b2 << ":" << b2.count() << std::endl ;
    std::cout << b3 << ":" << b3.count() << std::endl ;
    std::cout << b4 << ":" << b4.count() << std::endl ;
    std::cout << b5 << ":" << b5.count() << std::endl ;
}

产生以下输出：

00000000000000000111111111111111:15
00000000000000000000000000000011:2
00000000000000000000000000001111:4
00000000000000000000000011111111:8
01111111111111111111111111111111:31

Answer 2

运行时解决方案，这个讨论的想法： http : //social.msdn.microsoft.com/Forums/en-US/7e4f01b6-2e93-4acc-ac6a-b994702e7b66/finding-size-of-bitfield

#include <iostream>
using namespace std;

int BitCount(unsigned int value)
{
    int result = 0;

    while(value)
    {
        value &= (value - 1);
        ++result;
    }

    return result;
}

int main()
{
    struct mybits {
        unsigned int one:15;
    };

    mybits test;
    test.one = ~0;

    cout << BitCount(test.one) << endl;

    return 0;
}

打印 15。

Answer 3

由于填充，无法使用 sizeof 运算符查看位字段中的位数。

唯一的方法是打开定义结构的标题，并查找它。

Answer 4

没有办法获得这些信息（除了自己阅读声明）。 根据标准[C++11]expr.sizeof§1 ，在位域上调用sizeof是非法的：

sizeof 运算符不应应用于...指定位字段的左值。

Answer 5

使用constexpr编译时解决方案：

struct S
{
    unsigned int a : 4;
    unsigned int b : 28;
};

#define GET_BIT_FIELD_WIDTH(T, f) \
    []() constexpr -> unsigned int \
    { \
        T t{}; \
        t.f = ~0; \
        unsigned int bitCount = 0; \
        while (t.f != 0) \
        { \
            t.f >>= 1; \
            ++bitCount; \
        } \
        return bitCount; \
    }()

int main()
{
    constexpr auto a = GET_BIT_FIELD_WIDTH(S, a);
    constexpr auto b = GET_BIT_FIELD_WIDTH(S, b);
    static_assert(a == 4);
    static_assert(b == 28);
}

我认为它不会调用任何未定义的行为，但它确实会调用一些实现定义的行为：

1. 位域的环绕是实现定义的。
2. 如果签名字段的右移使用符号扩展（实现定义），则上述解决方案不适用于签名字段。 在这种情况下，编译器将进入无限循环。

Answer 6

这是一个有点棘手的通用版本：

#include <iostream>
#include <limits>
#include <bitset>
#include <cstring>
using namespace std;

template <class T>
T umaxof()
{
      T t;
      memset(&t, 0xFF, sizeof(T));
      return t;
}

template <class T>
size_t bitsof(const T& umax)
{
    return bitset<sizeof(T)*8>(umax).count();
}

int main() 
{
    struct A
    {
        uint32_t bf1:19;
        uint32_t bf2:1;
    };

    cout << bitsof(umaxof<A>().bf1) << "\n";
    cout << bitsof(umaxof<A>().bf2) << "\n";

    return 0;
}

可以在https://ideone.com/v4BiBH上试用

注意：仅适用于无符号位字段。