位域
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声明具有以位为单位的明确大小的类数据成员。相邻的位域成员可以打包成共享和跨过各个字节。
位域声明是使用下列声明符的类数据成员声明：
标识符(可选) attr(可选) : 大小
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(1) | ||||||||
标识符(可选) attr(可选) : 大小 花括号或等号初始化器
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(2) | (C++20 起) | |||||||
位域的类型由声明语法的 声明说明符序列 引入.
| attr(C++11) | - | 可选的任何数量属性的序列 |
| 标识符 | - | 被声明的位域名。名字是可选的：无名位域引入指定数量的填充位 |
| 大小 | - | 值大于或等于零的整型常量表达式。大于零时，这是位域将占有的位数。值零仅对无名位域允许使用并具有特殊含义：它指定类定义中的下个位域将始于分配单元的边界。 |
| 花括号或等号初始化器 | - | 此位域所使用的默认成员初始化器 |
解释
位域中的位数设置其所能保有的值的极限：
运行此代码
可能的输出：
7 0
多个相邻位域通常打包在一起（尽管此行为是实现定义的）：
运行此代码
#include <iostream> struct S { // 将通常占用 2 字节： // 3 位：b1 的值 // 2 位：不使用 // 6 位：b2 的值 // 2 位：b3 的值 // 3 位：不使用 unsigned char b1 : 3, : 2, b2 : 6, b3 : 2; }; int main() { std::cout << sizeof(S) << '\n'; // 通常打印 2 }
可能的输出：
2
特殊的零大小无名位域可用于强行打破填充。它指定下个位域始于其分配单元的开始：
运行此代码
#include <iostream> struct S { // 通常将占用 2 字节： // 3 位：b1 的值 // 5 位：不使用 // 6 位：b2 的值 // 2 位：b3 的值 unsigned char b1 : 3; unsigned char :0; // 开始新字节 unsigned char b2 : 6; unsigned char b3 : 2; }; int main() { std::cout << sizeof(S) << '\n'; // 通常打印 2 }
可能的输出：
2
若位域所指定的大小大于其类型的大小，则值由类型所限制：std::uint8_t b : 1000; 仍会保有 0 与 255 间的值。额外位成为不使用的填充位。
因为位域不必然始于一个字节的开始，故不能取位域的地址。指向位域的指针和非 const 引用是不可行的。从位域初始化 const 引用时，将创建一个临时量（其类型是位域的类型），并以该位域的值复制初始化，而引用绑定到该临时量。
位域的类型只能是整型或枚举类型。
位域不能是静态数据成员。
没有位域纯右值：左值到右值转换始终生成位域底层类型的对象。
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位域无默认成员初始化器：int b : 1 = 0; 与 int b : 1 {0} 非良构。 |
(C++20 前) |
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在位域大小与默认初始化器有歧义的情况下，选择组成合法大小的最长记号序列： int a; const int b = 0; struct S { // 简单情况 int x1 : 8 = 42; // OK；"= 42" 是 花括号或等号初始化器 int x2 : 8 { 42 }; // OK；"{ 42 }" 是 花括号或等号初始化器 // 歧义 int y1 : true ? 8 : a = 42; // OK；不存在 花括号或等号初始化器 int y2 : true ? 8 : b = 42; // 错误：不能赋值给 const int int y3 : (true ? 8 : b) = 42; // OK；"= 42" 是 花括号或等号初始化器 int z : 1 || new int { 0 }; // OK；不存在 花括号或等号初始化器 }; |
(C++20 起) |
注解
位域的下列性质由实现定义
- 以范围外的值对有符号位域进行赋值或初始化，或对有符号位域进行自增越过其范围，所产生的值。
- 任何关于类对象中位域的实际分配细节
- 例如，在某些平台上，位域不跨过字节，其他平台上会跨过
- 还有，在某些平台上，位域从左到右打包，其他为从右到左
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(C++14 前) |
在 C 编程语言中，位域的宽度不能超过底层类型的宽度。
引用
- C++11 standard (ISO/IEC 14882:2011):
- 9.6 Bit-fields [class.bit]
- C++98 standard (ISO/IEC 14882:1998):
- 9.6 Bit-fields [class.bit]
参阅
| 实现常量长度的位数组 (类模板) |
