Я работаю с C и C++ в течение некоторого времени.
Изучая основы, вы можете столкнуться с такими интересными вещами, как битовые поля. . Использование битовых полей в практике программирования носит несколько спорный характер.
В каких ситуациях использование низкоуровневой функции дает реальную пользу, и есть ли конкретные примеры правильного использования битовых полей?
Есть несколько вариантов использования битовых полей даже на современных машинах.
Во-первых, когда вы обрабатываете логику уровня регистра. Это обычное дело, когда вы устанавливаете режимы и то, как работают определенные части оборудования. Это еще более распространено на встроенных устройствах. Например, на устройствах Arduino логика «PinMode» в основном устанавливает отдельные биты в высокий или низкий уровень, чтобы указать, находится ли цифровой вывод ввода-вывода в режиме «ввод» или «выход».
http://arduino.cc/en/Reference/pinMode
Во-вторых, при написании оптимизированного встроенного ассемблерного кода в программе на C/C++. Бывают случаи, когда вы хотите воспользоваться аппаратно-оптимизированными инструкциями, чтобы максимально ускорить выполнение вашей программы:
http://www.ibiblio.org/gferg/ldp/GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html
Последний распространенный пример — написание пакетных драйверов или реализация определенных протоколов. Недавно я только что опубликовал вопрос по этому поводу, где оказалось, что я использовал 32-битную переменную вместо 8-битной переменной, состоящей из битовых полей, что приводило к поломке моего кода:
Базовый клиент NTP в Windows в Visual C++
Итак, вкратце: при разговоре напрямую с оборудованием или в сетевом коде.
При работе со встроенными системами и микроконтроллерами отдельные биты в регистре могут быть связаны с настройкой процессора или вводом/выводом. Использование битовых полей позволяет работать с этими отдельными битами по имени вместо выполнения побитовых операций над всем регистром.
В основном это эстетическая функция, но она может повысить читаемость кода в некоторых приложениях.
Битовые поля, вероятно, не очень полезны на современной высокопроизводительной машине, но для небольших машин они могут быть очень полезны для экономии памяти, если у вас есть большие массивы структур. Однако, кроме экономии памяти, от них нет никакой пользы.
В дополнение к другим ответам, в некоторых сценариях использование битовых полей может улучшить как использование памяти, так и производительность.
Экономьте память, объединяя свойства, которым требуется несколько битов для выражения диапазона возможных значений. Зачем помещать 8 логических свойств как 8 bool членов, когда один байт дает возможность хранить 8 логических значений в каждом бите - вместо 8 байтов вы используете только 1, 7 сэкономленных байтов довольно значительно. Естественно, вы обычно используете 32-, 64-битные или более широкие битовые поля. У меня есть аналогичный сценарий с большим количеством объектов с множеством свойств, которые могут быть выражены в одном или нескольких битах, и для случаев с большим количеством объектов (миллионы) экономия памяти действительно значительна.
Повышение производительности — хотя битовые поля имеют небольшое снижение производительности (для доступа к фактическому значению со сдвигом и маскированием), эти операции выполняются очень быстро. Упаковывая больше данных и тратя меньше битов, вы можете повысить эффективность кэширования, что может привести к увеличению производительности, превышающему штраф за доступ к битовым полям. Мало того, что доступ к отдельным битам может быть быстрее, чем выборка другой строки из кеша, и более вероятно найти данные в кеше, если они упакованы, но это будет меньше загрязнять кеш, оставляя больше свободного места для других процессов.
bool, но с битовыми полями они будут занимать только 1 байт. - person dtech schedule 03.01.2014