13.8. Битовое поле – член, экономящий память

13.8. Битовое поле – член, экономящий память

Для хранения заданного числа битов можно объявить член класса специального вида, называемый битовым полем. Он должен иметь целый тип данных, со знаком или без знака:

class File {

// ...

unsigned int modified : 1; // битовое поле

};

После идентификатора битового поля следует двоеточие, а за ним – константное выражение, задающее число битов. К примеру, modified – это поле из одного бита.

Битовые поля, определенные в теле класса подряд, по возможности упаковываются в соседние биты одного целого числа, делая хранение объекта более компактным. Так, в следующем объявлении пять битовых полей будут содержаться в одном числе типа unsigned int, ассоциированном с первым полем mode:

typedef unsigned int Bit;

class File {

public:

Bit mode: 2;

Bit modified: 1;

Bit prot_owner: 3;

Bit prot_group: 3;

Bit prot_world: 3;

// ...

};

Доступ к битовому полю осуществляется так же, как к прочим членам класса. Скажем, к битовому полю, являющемуся закрытым членом класса, можно обратиться лишь из функций-членов и друзей этого класса:

void File::write()

{

modified = 1;

// ...

}

void File::close()

{

if ( modified )

// ... сохранить содержимое

}

Вот простой пример использования битового поля длиной больше 1 (примененные здесь побитовые операции рассматривались в разделе 4.11):

enum { READ = 01, WRITE = 02 }; // режимы открытия файла

int main() {

File myFile;

myFile.mode |= READ;

if ( myFile.mode & READ )

cout "myFile.mode is set to READ ";

}

Обычно для проверки значения битового поля-члена определяются встроенные функции-члены. Допустим, в классе File можно ввести члены isRead() и isWrite():

inline int File::isRead() { return mode & READ; }

inline int File::isWrite() { return mode & WRITE; }

if ( myFile.isRead() ) /* ... */

С помощью таких функций-членов битовые поля можно сделать закрытыми членами класса File.

К битовому полю нельзя применять оператор взятия адреса (&), поэтому не может быть и указателя на подобные поля-члены. Кроме того, полю запрещено быть статическим членом.

В стандартной библиотеке C++ имеется шаблон класса bitset, который облегчает манипуляции с битовыми множествами. Мы рекомендуем использовать его вместо битовых полей. (Шаблон класса bitset и определенные в нем операции рассматривались в разделе 4.12.)

Упражнение 13.17

Перепишите примеры из этого подраздела так, чтобы в классе File вместо объявления и прямого манипулирования битовыми полями использовался класс bitset и его операторы.