C 構造体宣言でビット フィールドを効果的に使用するにはどうすればよいですか?

C 構造体のビット フィールドでのコロンの使用法を理解する

C では、ビット フィールドは、複数の値を使用できる特殊なタイプのデータ構造メンバーです。単一のユニットに梱包されます。ビット フィールドを定義するには、コロンとそれに続く数字が使用されます。この数値は、フィールドに割り当てられたビット数を示します。

例:

<code class="c">struct _USBCHECK_FLAGS
{
    unsigned char   DEVICE_DEFAULT_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_ADDRESS_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_CONFIGURATION_STATE : 1;
    unsigned char   DEVICE_INTERFACE_STATE     : 1;
    unsigned char   FOUR_RESERVED_BITS         : 8;
    unsigned char   RESET_BITS                 : 8;
} State_bits;</code>

この例では:

• DEVICE_DEFAULT_STATE、 DEVICE_ADDRESS_STATE、DEVICE_CONFIGURATION_STATE、および DEVICE_INTERFACE_STATE は、それぞれ 1 ビットのフィールドです。
• FOUR_RESERVED_BITS は、将来の使用のために予約されている 8 ビットのフィールドです。
• RESET_BITS は、リセット操作の制御に使用される 8 ビットのフィールドです。

目的と構文:

ビット フィールドは、メモリの節約と関連データのまとめという 2 つの主な目的を果たします。これらは、メモリ リソースが限られている組み込みシステムでよく使用されます。ビット フィールドを定義するための構文は次のとおりです。

<code class="c">type field_name : bit_width;</code>

• type: ビット フィールドの基礎となるデータ型。
• field_name : ビット フィールドの名前。
• bit_width: ビット フィールドに割り当てられたビット数 (コロンを使用して指定)。

重要な考慮事項:

• ビット フィールドは、基になるデータ型と同じセマンティクスを持ちます。
• 名前のないビット フィールドは直接参照できません。
• コンパイラは、次の整数境界に合わせてビット フィールドを埋め込みます。
• ビット フィールド構造内で型を混在させると、構造のサイズに影響を与える可能性があります。

例:

<code class="c">struct test
{
    int a : 4;       // 4 bits
    int b : 13;      // 13 bits
    int c : 1;       // 1 bit
};

printf("Size of test: %d\n", sizeof(test)); // Outputs 4</code>

この例では、データが 18 ビットしかありませんが、テスト構造体のサイズは 4 バイトです。これは、コンパイラが次の整数境界に合わせて構造体をパディングするためです。

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