Question

我正在研究类似arduino的平台（RAM非常有限），我需要使用位字段。我需要修改一个字节中的特定位，如下所示：

OneByte myByte = 0b11101111;
myByte[5] = 1;

为实现这一目标，我写了以下内容：

typedef struct {
    uint8_t bit0:1;
    uint8_t bit1:1;
    uint8_t bit2:1;
    uint8_t bit3:1;
    uint8_t bit4:1;
    uint8_t bit5:1;
    uint8_t bit6:1;
    uint8_t bit7:1;
} BitByte;

typedef union {
    BitByte asBits;
    uint8_t asByte;
} BitField;

class OneByte
{
public:

    OneByte();      // default constructor
    ~OneByte();     // delete

    // Assignment operator
    uint8_t& operator[] (const uint8_t pos  );
    uint8_t  operator[] (const uint8_t pos  ) const;

private:
    BitField oneByte;
};

在.cpp中我把

// I know a switch case is horrible, but don't want to think too much
// pos shoud always be between 0 and 7
uint8_t& OneByte::operator[] (const uint8_t pos  )  
{
    if (pos < ByteSize)
    {
        switch (pos)
        {
            case 0:
                return oneByte.asBits.bit0;
                break;
            case 1:
                return oneByte.asBits.bit1;
                break;
            case 2:
                return oneByte.asBits.bit2;
                break;
            case 3:
                return oneByte.asBits.bit3;
                break;
            case 4:
                return oneByte.asBits.bit4;
                break;
            case 5:
                return oneByte.asBits.bit5;
                break;
            case 6:
                return oneByte.asBits.bit6;
                break;
            case 7:
                return oneByte.asBits.bit7;
                break;
        }
    }
    // If goes here, do some error handling
}

uint8_t operator[] (const uint8_t pos ) const;工作正常，但问题在于

uint8_t& operator[] (const uint8_t pos  );

无法使用错误编译：

error: cannot bind bitfield ‘((OneByte*)this)->OneByte::oneByte.BitField::asBits.BitByte::bit0’ to ‘uint8_t& {aka unsigned char&}’

在这种情况下，我真的不知道该怎么做......也许还要另外一个课程来包装这个，所以我不能使用operator[]重载？

Answer 1

如前所述，您无法将位字段绑定到非const引用。由于您使用std::bitset定位Arduino可能不是一个可行的选项，具体取决于您对功能或数据访问需要多少控制。

我想注意一些事情。首先，我不建议使用C ++位字段。如果您需要对位进行命名访问，它们会很好，但在这种情况下，我认为有更多可维护的方法可以实现您想要的。其次，从索引运算符返回uint8_t或引用一个似乎很傻，特别是因为你实际上使用的是布尔值。

由于您正在使用单个位，因此您需要使用代理对象来设置和检索各个位，而不会影响位字段中的所有值。通过为bool类型提供转换运算符和赋值运算符，您可以提供对位值的无缝访问。以下内容适用于您。

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <string>

class Bits
{
    typedef std::uint8_t value_type;

    value_type   bits;

    struct Twiddler
    {
        Twiddler(value_type& value, size_t bitIndex)
            : value(value), mask(1 << bitIndex)
        {}

        Twiddler& operator=(const Twiddler&) = delete;
        Twiddler& operator=(bool bit)
        {
            value = value & ~mask | static_cast<value_type>(bit ? mask : 0);
            return *this;
        }

        operator bool() { return (value & mask) != 0; }

    private:

        value_type& value;
        value_type mask;
    };

    struct ConstTwiddler
    {
        ConstTwiddler(const value_type& value, size_t bitIndex)
            : value(value), mask(1 << bitIndex)
        {}
        ConstTwiddler& operator=(const ConstTwiddler&) = delete;
        operator bool() { return (value & mask) != 0; }

    private:

        const value_type& value;
        value_type mask;
    };

public:

    Bits() : bits() {}
    Bits(value_type bits) : bits(bits) {}

    size_t size() const { return sizeof(bits) * 8; }

    Twiddler operator[](size_t index)
    {
        if (index >= size())
        {
            throw std::out_of_range("Invalid bit index");
        }
        return Twiddler(bits, index);
    }

    const ConstTwiddler operator[](size_t index) const
    {
        if (index >= size())
        {
            throw std::out_of_range("Invalid bit index");
        }
        return ConstTwiddler(bits, index);
    }
};

Answer 2

来自[class.bit]：

非const引用不得绑定到a 位字段（8.5.3）。

所以你根本无法将uint8_t&绑定到任何位。您应该考虑使用std::bitset，它通过使用代理对象（std::bitset::reference）来解决此问题。

位字段操作中的operator []重载？

2 个答案: