C 言語の共用体とビットフィールドの簡単なサンプル

#はじめに

C / C++ では Java などの他の言語では使えない「共用体」と「ビットフィールド」という機能があります。これらは、システム記述言語として C らしい機能です。

#共用体とは

まず、共用体ですが構造体に似ていますが、構造体と異なり１つのメモリ領域を使います。したがって、あるフィールドが変更されると、他のフィールドが影響を受ける場合があります。

共用体の使い道ですが、あるワードの上位バイトと下位バイトを入れ替えるとか、いくつかのバイトからなるデータを１回でクリアしたいとかなどが考えられます。

##共用体のサンプル

union.c

#include 

void main() {
  union LongWord {
    long int lw;
    int iw[2];
    short sw[4];
    unsigned char b[8];
  };
  
  union LongWord ld;
  
  ld.lw = 0;
  ld.sw[3] = 0xffff;
  printf("%lx\n", ld.lw);
  ld.b[7] = 0x80;
  printf("%lx\n", ld.lw);
  ld.b[0] = 0x01;
  printf("%lx\n", ld.lw);
  puts("Done.");
}

実行例

ffff000000000000 80ff000000000000 80ff000000000001 Done.

#ビットフィールド

ビットフィールドはあるワードをビット長を指定したフィールドに分けて使用できるという優れものです。

使い道ですが、あるワードで複数のフラグを管理するとかに使用できます。

##ビットフィールドのサンプル

bitfield.c

#include 

void main() {
  struct BF {
    unsigned int a : 10;
    unsigned int b : 8;
    unsigned int c : 12;
    unsigned int d : 2;
  };
  
  union {
    struct BF f;
    unsigned int u;
  } d;
  
  d.u = 0;
  printf("%08x\n", d.u);
  d.f.a = 0x3ff;
  printf("%08x\n", d.u);
  d.f.b = 0xff;
  printf("%08x\n", d.u);
  d.f.c = 0xfff;
  printf("%08x\n", d.u);
  d.f.d = 0x3;
  printf("%08x\n", d.u);
}

実行例

00000000 000003ff 0003ffff 3fffffff ffffffff