Bit-field

明示的なサイズ（ビット単位）でクラスのデータメンバを宣言します。隣接するビットフィールドメンバは、個々のバイトを共有し、またまたがるようにパックされる場合とされない場合があります。

ビットフィールド宣言は、以下の宣言子を使用する クラスデータメンバー宣言 です：

ビットフィールドの 型 は、 宣言構文 の decl-specifier-seq によって導入されます。

説明

ビットフィールドの型は、整数型（ bool を含む）または（CV修飾された可能性のある）列挙型のみが可能です。無名ビットフィールドはCV修飾型で宣言できません。

ビットフィールドは staticデータメンバ にすることはできません。

ビットフィールドの prvalue は存在しません：左辺値から右辺値への変換は常にビットフィールドの基底型のオブジェクトを生成します。

ビットフィールド内のビット数は、それが保持できる値の範囲の上限を設定します：

#include <iostream>
struct S
{
    // 3ビットの符号なしフィールド、許容値は0...7
    unsigned int b : 3;
};
int main()
{
    S s = {6};
    ++s.b; // ビットフィールドに値7を格納
    std::cout << s.b << '\n';
    ++s.b; // 値8はこのビットフィールドに収まらない
    std::cout << s.b << '\n'; // 形式的には実装定義、通常は0
}

7
0

複数の隣接するビットフィールドは通常、一緒にパックされます（ただし、この動作は実装定義です）：

#include <bit>
#include <cstdint>
#include <iostream>
struct S
{
    // 通常2バイトを占有:
    unsigned char b1 : 3; // 最初の3ビット（1バイト目）はb1
    unsigned char    : 2; // 次の2ビット（1バイト目）は未使用としてブロック
    unsigned char b2 : 6; // b2の6ビット - 1バイト目に収まらない => 2バイト目から開始
    unsigned char b3 : 2; // b3の2ビット - 2バイト目の最後のビット
};
int main()
{
    std::cout << sizeof(S) << '\n'; // 通常2を出力
    S s;
    // 識別可能なフィールド値を設定
    s.b1 = 0b111;
    s.b2 = 0b101111;
    s.b3 = 0b11;
    // Sのフィールドレイアウトを表示
    auto i = std::bit_cast<std::uint16_t>(s);
    // 通常 1110000011110111 を出力
    // 内訳: └┬┘├┘└┬┘└─┬──┘└┤
    //       b1 u  a   b2  b3
    // ここで「u」は構造体で指定された未使用の:2を、「a」は次のフィールドを
    // バイト境界に揃えるためのコンパイラ追加のパディングを示す
    // バイトアライメントはb2の型がunsigned charと宣言されているため発生;
    // b2がuint16_tで宣言されていた場合、「a」はなく、b2は「u」に隣接する
    for (auto b = i; b; b >>= 1) // LSBファーストで出力
        std::cout << (b & 1);
    std::cout << '\n';
}

2
1110000011110111

サイズゼロの特別な無名ビットフィールドは、パディングを強制的に分割するために使用できます。これは、次のビットフィールドがその割り当て単位の先頭から始まることを指定します：

#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

ビットフィールドの指定サイズがその型のサイズより大きい場合、値は型によって制限されます: std:: uint8_t b : 1000 ; は依然として [ ​ 0 ​ , 255 ] の範囲の値を保持します。余分なビットは パディングビット となります。

ビットフィールドは必ずしもバイトの先頭から始まるわけではないため、ビットフィールドのアドレスを取得することはできません。ビットフィールドへのポインタおよび非const参照は不可能です。 const参照の初期化 時にビットフィールドから初期化する場合、一時オブジェクトが作成され（その型はビットフィールドの型）、ビットフィールドの値でコピー初期化され、参照はその一時オブジェクトに束縛されます。

int a;
const int b = 0;
struct S
{
    // 単純なケース
    int x1 : 8 = 42; // OK; "= 42" はブレースまたは等号初期化子
    int x2 : 8 {42}; // OK; "{42}" はブレースまたは等号初期化子
    // 曖昧性
    int y1 : true ? 8 : a = 42;   // OK; ブレースまたは等号初期化子は存在しない
    int y2 : true ? 8 : b = 42;   // エラー: const int に代入できない
    int y3 : (true ? 8 : b) = 42; // OK; "= 42" はブレースまたは等号初期化子
    int z : 1 || new int{0};      // OK; ブレースまたは等号初期化子は存在しない
};

注記

ビットフィールドの以下のプロパティは 実装定義 です：

• 符号付きビットフィールドに範囲外の値を代入または初期化した結果の値、あるいは符号付きビットフィールドをその範囲を超えてインクリメントした結果の値。
• クラスオブジェクト内でのビットフィールドの実際の割り当て詳細に関するすべての事項。

• 例えば、一部のプラットフォームではビットフィールドはバイトをまたがず、他のプラットフォームではまたぎます。
• また、一部のプラットフォームではビットフィールドは左から右にパックされ、他のプラットフォームでは右から左にパックされます。

Cプログラミング言語において、ビットフィールドの幅は基底型の幅を超えることはできず、明示的に signed または unsigned が指定されていない int ビットフィールドが符号付きか符号なしかは実装定義です。例えば、 int b : 3 ; の値の範囲はC言語では [ ​ 0 ​ , 7 ] または [ - 4 , 3 ] となり得ますが、C++では後者の選択肢のみが許容されます。

不具合報告

以下の動作変更の欠陥報告書は、以前に公開されたC++規格に対して遡及的に適用されました。

参考文献

関連項目