在 C++ 中初始化位域结构的最佳方法是什么？答案

【问题标题】：What is the best way to initialize a bitfield struct in C++?在 C++ 中初始化位域结构的最佳方法是什么？
【发布时间】：2009-03-04 20:51:36
【问题描述】：

在 C++ 中，我有一个包含匿名位域结构的类。我想将其初始化为零，而不必手动写出所有字段。

我可以想象将初始化放在三个地方：

在位域中创建构造函数
在包含类的构造函数的初始化列表中清零
在包含类的构造函数主体中清零

这个位域有很多字段，我不想一一列举。

例如看下面的代码：

class Big {
    public:
        Big();

        // Bitfield struct
        struct bflag_struct {
            unsigned int field1 : 1;
            unsigned int field2 : 2;
            unsigned int field3 : 1;
            // ...
            unsigned int field20 : 1;
            // bflag_struct(); <--- Here?
        } bflag;

        unsigned int integer_member;
        Big         *pointer_member;
}

Big::Big()
  : bflag(),             // <--- Can I zero bflag here?
    integer_member(0),
    pointer_member(NULL)
{
    // Or here?
}

其中之一更可取吗？还是我还缺少其他东西？

编辑：根据下面接受的答案（由 Ferruccio），我决定采用此解决方案：

class Big {
    // ...

    struct bflag_struct {
        unsigned int field 1 : 1;
        // ...
        bflag_struct() { memset(this, 0, sizeof *this); };
    }

    // ...
}

【问题讨论】：

标签： c++ constructor struct initialization bit-fields

【解决方案1】：

你总是可以在你的构造函数中这样做：

memset(&bflag, 0, sizeof bflag);

【讨论】：

【解决方案2】：

将位域结构与更容易初始化为 0 的东西联合起来。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以使用联合，尽管这会在访问字段时增加额外的间接级别：

class Big {
    union {
        struct {
            unsigned int field1 : 1;
            ...
        } fields;
        unsigned int all_fields;
    };
    ...
};

Big::Big()
  : all_fields(0),
    ...
{
    ...
}

MSVC 允许在联合内部使用匿名结构（例如，请参阅 <d3d9.h> 中的 D3DMATRIX 的定义），但这是一个非标准 C++ 扩展，您应该尽可能避免使用它。

【讨论】：

【解决方案4】：

您使用类似函数的初始化程序（标记为“我可以在此处将 bflag 归零吗？”）100% 足以用 0 值初始化您的 POD 结构。

除非您知道您的编译器在这方面有问题，否则对这些成员进行任何额外的初始化都会将其初始化两次，但没有任何好处。

编辑：只是为了“好玩”，我刚刚用 VS2005、VS2008、GCC 3.4.4、GCC 4.2 和 Borland C++ 5.5.1 进行了检查……只有 Borland C++ 5.5.1 弄错了。

我说“错误”是因为在我看来，标准的 8.5 和 8.5.1 暗示类似函数的初始化程序应该零初始化 POD 结构。

【讨论】：

恐怕我需要非常确保出于安全关键原因将数据归零，并且我们在多个平台上进行编译。感谢您的测试。

【解决方案5】：

BTW C++20 支持在类定义中初始化位域，例如

class ... {
   int foo : 1 {};
}

使用 -std=c++2a 启用 gcc

【讨论】：

【解决方案6】：

顺便说一句，除非您需要位域来连接一些遗留代码，否则您不应该使用它们。它们本质上是不可移植且效率低下的。

【讨论】：

这是我正在从 calloc 转换为新代码的遗留代码。位域可以出现数十万次，因此内存至关重要。
我认为它是不可移植的（从某种意义上说，不同的架构可能会将比特存储在不同的位置），但它的效率如何？
我相信处理器必须做更多的工作来检索位字段中的位，而不是使用布尔值。对于我们的应用程序，为了节省内存而降低速度是值得的。
位域是完全可移植的。如果您开始假设编译器将如何分配位，那么您将引入未定义的行为。此外，位域的全部意义在于告诉编译器，在这种特殊情况下，空间效率比时间效率更重要。
明确地说，只有当您直接将内存序列化到磁盘并期望另一台计算机（可能运行不同的平台！）将其反序列化为完全相同的表示时，它才是不可移植的。但是你的序列化不应该是内存转储，所以......

【解决方案7】：

您可以在构造函数中使用 ZeroMemory 或 memset 将内存归零，这样看起来更干净。

【讨论】：