c++ - 可以使用模板在 C++ 中按名称访问位字段成员吗？

Question

在 Can templates be used to access struct variables by name?有一个模板函数的示例，允许设置给定结构的任意成员。 简化示例:

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>


template < typename T, typename M, typename V >
void set(T *obj, M mem, V val)
{
    obj->*mem = val;
}


struct Obj1
{
    int a;
    double b;
};

struct Obj2
{
    std::string foo;
    float bar;
};


int main()
{
    Obj1 o1;
    o1.a=10;
    o1.b=10;
    Obj2 o2;
    o2.foo="foobarbaz";
    o2.bar=3.2f;

    std::cout<<"o1.a="<<o1.a<<", o1.b="<<o1.b<<std::endl;
    set(&o1, &Obj1::a, 30);
    std::cout<<"o1.a="<<o1.a<<", o1.b="<<o1.b<<std::endl;


    std::cout<<"o2.foo="<<o2.foo<<", o2.bar="<<o2.bar<<std::endl;
    set(&o2, &Obj2::foo, "example text");
    std::cout<<"o2.foo="<<o2.foo<<", o2.bar="<<o2.bar<<std::endl;

    return 0;
}

这按预期工作。但是，它不适用于位域，因为无法获取指向位域成员的指针。所以，我的问题是，有没有办法为位字段编写类似的内容？比如说，我想访问以下成员:

struct Obj3
{
    unsigned char first:3;
    unsigned char second:5;
};

问候，

莫克斯

编辑: 如果我将代码扩展为

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>


template < typename T, typename M, typename V >
void set(T *obj, M mem, V val)
{
    obj->*mem = val;
}


struct Obj1
{
    int a;
    double b;
};

struct Obj2
{
    std::string foo;
    float bar;
};

struct Obj3
{
    unsigned char first:3;
    unsigned char second:5;
};



int main()
{
    Obj1 o1;
    o1.a=10;
    o1.b=10;
    Obj2 o2;
    o2.foo="foobarbaz";
    o2.bar=3.2f;

    Obj3 o3;
    o3.first=1;
    o3.second=1;

    std::cout<<"o1.a="<<o1.a<<", o1.b="<<o1.b<<std::endl;
    set(&o1, &Obj1::a, 30);
    std::cout<<"o1.a="<<o1.a<<", o1.b="<<o1.b<<std::endl;


    std::cout<<"o2.foo="<<o2.foo<<", o2.bar="<<o2.bar<<std::endl;
    set(&o2, &Obj2::foo, "example text");
    std::cout<<"o2.foo="<<o2.foo<<", o2.bar="<<o2.bar<<std::endl;

    std::cout<<"o3.first="<<o3.first<<", o1.second="<<o3.second<<std::endl;
    set(&o3, &Obj3::second, 2);
    std::cout<<"o3.first="<<o3.first<<", o1.second="<<o3.second<<std::endl;
    return 0;
}

我收到以下错误消息:

$ g++ main.cpp && ./a.out
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:56:18: error: invalid pointer to bit-field ‘Obj3::second’
  set(&o3, &Obj3::second, 2);

编辑:(我的用例) 我编写了一种与只读 i2c 设备通信的驱动程序。 通常的旧 C 方法需要 #define-ing 寄存器地址、寄存器内每个位的偏移量，然后保存一堆 uint16_t my_register_whatever 值。访问将通过按位运算来完成。我想尝试一种更像 C++ 的方法:

struct __attribute__((__packed__))
{
    unsigned char address : 7;
    unsigned char DAC : 4;
    unsigned char ADC : 1;
    unsigned char MIC : 3;
    unsigned char LINE : 1;
} power_down_control;

这将增加类型安全性和更清晰、更易读的语法。 现在，由于我的 I²C 设备不允许读取，并且在进行 I²C 传输时可能会出现错误，因此我想复制寄存器结构，更改一个或多个值，将其发送到设备，如果传输顺利，用更改后的拷贝覆盖寄存器结构。

Answer 1

首先，将您的集更改为:

template<class M>
struct member_type;
template<class T, class X>
struct member_type<T::*X> {
  using type=X;
};
template<class M>
using member_t = typename member_type<M>::type;

template<class T, class M>
struct set_t {
  T* t;
  M* m;
  template<class V>
  auto operator()(V&& v)const
  -> decltype(
    (std::declval<T* const&>(t)->*std::declval<M* const&>())
    =std::declval<V>()
  ) {
    return (t->*m) = std::forward<V>(v);
  }
  member_t<M*>& operator()(member_t<M*>&& v)const{
    return (t->*m) = std::move(v);
  }
};
template<class T, class M>
set_t<T,M> set(T* t, M* m) { return {t, m}; }

使用就变成:

auto setter = set(&o2, &Obj2::foo);
setter("example text");

或

set(&o2, &Obj2::foo)("example text");

在一行上。

我们的想法是，我们将设置对象的创建与设置分开。

然后我们可以为给定字段创建特定的设置对象。

#define SETTER(M) \
  [&](auto* t){
    return [t,&](auto&& v) {
      return (t->M) = decltype(v)(v);
    };
  }

用法如下:

auto setter = SETTER(second)(&o3);
setter(2);

或

SETTER(second)(&o3)(2);

简而言之。

---

顺便说一句，上面涉及 member_t 的花哨体操允许 set({construct, the, value, here}) 语法。我没有对 SETTER 宏做同样的事情，但我可能可以做更多的工作。