Bit-field

명시적 크기(비트 단위)를 가진 클래스 데이터 멤버를 선언합니다. 인접한 비트 필드 멤버들은 개별 바이트를 공유하고 걸쳐 사용하도록 패킹될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있습니다.

비트 필드 선언은 다음과 같은 선언자를 사용하는 클래스 데이터 멤버 선언 입니다:

비트 필드의 type 은 선언 구문 의 decl-specifier-seq 에 의해 도입됩니다.

설명

비트 필드의 타입은 오직 정수형( bool 포함) 또는 (cv 한정자가 있을 수 있는) 열거형만 가능하며, 이름 없는 비트 필드는 cv 한정된 타입으로 선언될 수 없습니다.

비트 필드는 static data member 가 될 수 없습니다.

비트 필드 prvalue 는 존재하지 않습니다: lvalue-to-rvalue 변환은 항상 비트 필드의 기반 타입 객체를 생성합니다.

비트 필드의 비트 수는 해당 비트 필드가 저장할 수 있는 값의 범위를 제한합니다:

#include <iostream>
struct S
{
    // 3비트 부호 없는 필드, 허용 값은 0...7
    unsigned int b : 3;
};
int main()
{
    S s = {6};
    ++s.b; // 비트 필드에 값 7 저장
    std::cout << s.b << '\n';
    ++s.b; // 값 8은 이 비트 필드에 맞지 않음
    std::cout << s.b << '\n'; // 공식적으로 구현 정의, 일반적으로 0
}

7
0

여러 개의 인접한 비트 필드는 일반적으로 함께 패킹됩니다(이 동작은 구현에 따라 정의됨):

#include <bit>
#include <cstdint>
#include <iostream>
struct S
{
    // 일반적으로 2바이트를 차지함:
    unsigned char b1 : 3; // 첫 번째 바이트의 처음 3비트는 b1
    unsigned char    : 2; // 첫 번째 바이트의 다음 2비트는 사용되지 않음
    unsigned char b2 : 6; // b2를 위한 6비트 - 첫 번째 바이트에 맞지 않음 => 두 번째 바이트 시작
    unsigned char b3 : 2; // b3를 위한 2비트 - 두 번째 바이트의 다음 (그리고 마지막) 비트들
};
int main()
{
    std::cout << sizeof(S) << '\n'; // 일반적으로 2를 출력
    S s;
    // 구별 가능한 필드 값 설정
    s.b1 = 0b111;
    s.b2 = 0b101111;
    s.b3 = 0b11;
    // S 내 필드들의 레이아웃 표시
    auto i = std::bit_cast<std::uint16_t>(s);
    // 일반적으로 1110000011110111을 출력
    // 분석: └┬┘├┘└┬┘└─┬──┘└┤
    //        b1 u  a   b2  b3
    // 여기서 "u"는 구조체에서 지정된 사용되지 않은 :2를 표시하고,
    // "a"는 다음 필드를 바이트 정렬하기 위해 컴파일러가 추가한 패딩을 표시함.
    // 바이트 정렬은 b2의 타입이 unsigned char로 선언되었기 때문에 발생함;
    // b2가 uint16_t로 선언되었다면 "a"가 없이 b2가 "u"에 인접했을 것임.
    for (auto b = i; b; b >>= 1) // LSB-첫 번째로 출력
        std::cout << (b & 1);
    std::cout << '\n';
}

2
1110000011110111

크기가 0인 특수한 이름 없는 비트 필드는 패딩을 강제로 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 다음 비트 필드가 해당 할당 단위의 시작 부분에서 시작하도록 지정합니다:

#include <iostream>
struct S
{
    // will usually occupy 2 bytes:
    // 3 bits: value of b1
    // 5 bits: unused
    // 2 bits: value of b2
    // 6 bits: unused
    unsigned char b1 : 3;
    unsigned char :0; // start a new byte
    unsigned char b2 : 2;
};
int main()
{
    std::cout << sizeof(S) << '\n'; // usually prints 2
                                    // would usually print 1 if not for
                                    // the padding break in line 11
}

2

지정된 비트 필드의 크기가 해당 유형의 크기보다 큰 경우, 값은 유형에 의해 제한됩니다: std:: uint8_t b : 1000 ; 는 여전히 [ ​ 0 ​ , 255 ] 범위의 값을 보유합니다. 추가 비트는 패딩 비트 입니다.

비트 필드는 바이트의 시작 부분에서 반드시 시작하지 않기 때문에, 비트 필드의 주소를 취할 수 없습니다. 비트 필드에 대한 포인터와 비-const 참조는 불가능합니다. const 참조를 초기화 할 때 비트 필드에서 초기화하는 경우, 임시 객체가 생성되고(그 타입은 비트 필드의 타입임) 비트 필드의 값으로 복사 초기화된 후, 참조가 해당 임시 객체에 바인딩됩니다.

int a;
const int b = 0;
struct S
{
    // 단순한 경우
    int x1 : 8 = 42; // OK; "= 42"는 brace-or-equal-initializer
    int x2 : 8 {42}; // OK; "{42}"는 brace-or-equal-initializer
    // 모호성
    int y1 : true ? 8 : a = 42;   // OK; brace-or-equal-initializer가 없음
    int y2 : true ? 8 : b = 42;   // error: const int에 할당할 수 없음
    int y3 : (true ? 8 : b) = 42; // OK; "= 42"는 brace-or-equal-initializer
    int z : 1 || new int{0};      // OK; brace-or-equal-initializer가 없음
};

참고 사항

비트 필드의 다음 속성들은 구현 시 정의됨 입니다:

• 부호 있는 비트 필드에 범위를 벗어난 값을 할당하거나 초기화할 때 발생하는 값, 또는 부호 있는 비트 필드를 범위를 넘어 증가시킬 때 발생하는 값.
• 클래스 객체 내에서 비트 필드의 실제 할당 세부 사항에 관한 모든 것.

• 예를 들어, 일부 플랫폼에서는 비트 필드가 바이트를 걸쳐 있지 않지만 다른 플랫폼에서는 그렇지 않습니다.
• 또한 일부 플랫폼에서는 비트 필드가 왼쪽에서 오른쪽으로 패킹되지만 다른 플랫폼에서는 오른쪽에서 왼쪽으로 패킹됩니다.

C 프로그래밍 언어에서, 비트 필드의 너비는 기본 타입의 너비를 초과할 수 없으며, 명시적으로 int 비트 필드가 signed 또는 unsigned 로 지정되지 않았을 때 부호 있는지 없는지는 구현에 따라 정의됩니다. 예를 들어, int b : 3 ; 는 C에서 값의 범위가 [ ​ 0 ​ , 7 ] 또는 [ - 4 , 3 ] 일 수 있지만, C++에서는 후자의 선택만 허용됩니다.

결함 보고서

다음의 동작 변경 결함 보고서들은 이전에 발표된 C++ 표준에 소급 적용되었습니다.

참고문헌

참고 항목