c++ - 如何获取结构中的位数组？

Question

我正在考虑(因此我正在寻找一种方法来学习这一点，而不是更好的解决方案)是否有可能在结构中获得一组位。

让我通过一个例子来演示。想象一下这样的代码:

#include <stdio.h>

struct A
{
    unsigned int bit0:1;
    unsigned int bit1:1;
    unsigned int bit2:1;
    unsigned int bit3:1;
};

int main()
{
    struct A a = {1, 0, 1, 1};
    printf("%u\n", a.bit0);
    printf("%u\n", a.bit1);
    printf("%u\n", a.bit2);
    printf("%u\n", a.bit3);
    return 0;
}

在这段代码中，我们将 4 个单独的位打包在一个结构中。它们可以单独访问，将位操作的工作留给编译器。我想知道这样的事情是否可能:

#include <stdio.h>

typedef unsigned int bit:1;

struct B
{
    bit bits[4];
};

int main()
{
    struct B b = {{1, 0, 1, 1}};
    for (i = 0; i < 4; ++i)
        printf("%u\n", b.bits[i]);
    return 0;
}

我尝试将 struct B 中的 bits 声明为 unsigned int bits[4]:1 或 unsigned int bits:1[ 4] 或类似的东西无济于事。我最好的猜测是 typedef unsigned int bit:1; 并使用 bit 作为类型，但仍然不起作用。

我的问题是，这样的事情可能吗？如果是，如何？如果不是，为什么不呢？ 1 位 unsigned int 是一个有效的类型，那么为什么不能得到它的数组呢？

再说一次，我不想替换它，我只是想知道这样的事情怎么可能。

附:尽管代码是用 C 编写的，但我将其标记为 C++，因为我假设该方法在两种语言中都存在。如果有 C++ 特定的方法(通过使用语言结构，而不是库)，我也很想知道。

更新:我完全知道我可以自己进行位操作。过去我已经做过一千次了。我对使用数组/vector 代替并进行位操作的答案不感兴趣。我只是在考虑这个结构是否可行，而不是替代方案。

更新:为不耐烦的人解答(感谢 neagoegab):

代替

typedef unsigned int bit:1;

我可以使用

typedef struct
{
    unsigned int value:1;
} bit;

正确使用#pragma pack

Answer 1

NOT POSSIBLE - 这样的构造不可能(here) - NOT POSSIBLE

可以尝试这样做，但结果将是一个位存储在一个字节中

#include <cstdint>
#include <iostream>
using namespace std;

#pragma pack(push, 1)
struct Bit
{
    //one bit is stored in one BYTE
    uint8_t a_:1;
};
#pragma pack(pop, 1)
typedef Bit bit;

struct B
{
    bit bits[4];
};

int main()
{
    struct B b = {{0, 0, 1, 1}};
    for (int i = 0; i < 4; ++i)
        cout << b.bits[i] <<endl;

    cout<< sizeof(Bit) << endl;
    cout<< sizeof(B) << endl;

    return 0;
}

输出:

0 //bit[0] value
0 //bit[1] value
1 //bit[2] value
1 //bit[3] value
1 //sizeof(Bit), **one bit is stored in one byte!!!**
4 //sizeof(B), ** 4 bytes, each bit is stored in one BYTE**

为了从一个字节访问单个位，这里是一个示例(请注意，位域的布局取决于实现)

#include <iostream>
#include <cstdint>
using namespace std;

#pragma pack(push, 1)
struct Byte
{
    Byte(uint8_t value):
        _value(value)
    {
    }
    union
    {
    uint8_t _value;
    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;
        };
    };
};
#pragma pack(pop, 1)

int main()
{
    Byte myByte(8);
    cout << "Bit 0: " << (int)myByte._bit0 <<endl;
    cout << "Bit 1: " << (int)myByte._bit1 <<endl;
    cout << "Bit 2: " << (int)myByte._bit2 <<endl;
    cout << "Bit 3: " << (int)myByte._bit3 <<endl;
    cout << "Bit 4: " << (int)myByte._bit4 <<endl;
    cout << "Bit 5: " << (int)myByte._bit5 <<endl;
    cout << "Bit 6: " << (int)myByte._bit6 <<endl;
    cout << "Bit 7: " << (int)myByte._bit7 <<endl;

    if(myByte._bit3)
    {
        cout << "Bit 3 is on" << endl;
    }
}