C 中的位域掩码

Question

C 中是否有一种可移植的方法可以在编译时找出位字段的掩码？

理想情况下，我希望能够以原子方式清除这样的字段：

struct Reference {
    unsigned age : 3;
    unsigned marked : 1;
    unsigned references : 4;
};

struct Reference myRef;
__sync_and_and_fetch(&myRef, age, ~AGE_MASK);

否则我必须取出结构上的锁，这比我想要的更重量级。

Answer 1

或者，如果你真的想要面具：

union Reference {
  unsigned asWord;
  struct {
    unsigned age : 3;
    unsigned marked : 1;
    unsigned references : 4;
  } asFields;
}

Reference agemask_ref;
agemask_ref.asFields = (typeof(agemask_ref.asFields)){0, -1, -1};
unsigned agemask = agemask_ref.asWord;

Answer 2

您可以执行以下操作：

union Reference {
  unsigned asWord;
  struct {
    unsigned age : 3;
    unsigned marked : 1;
    unsigned references : 4;
  } asFields;
}

要自动清除 myRef 的字段，请执行

union Reference myRef;

union Reference oldr = myRef;
union Reference newr = oldr;
newr.asFields.age = 0;
compare_and_swap(&myRef.asWord, oldr.asWord, newr.asWord);

（+ 当compare_and_swap 失败时要处理的未显示代码）

Answer 3

我不知道如何在编译时执行此操作，但在运行时，将位域结构的实例与适当大小的无符号整数联合起来应该是一个简单的问题，并将除您之外的所有字段设置为 0关心哪个应该设置为全 1——unsigned int 的值就是您想要的位掩码。您可以在启动时为每个字段执行此操作，也许可以使用宏来避免一些重复的代码。也许这还不够？

Answer 4

我认为这是不可能的 - 即使使用 offsetof() ，它适用于字节偏移，但似乎不适用于位字段。我会将这些字段重新声明为枚举/定义（0x01 0x02 等）并自己管理这些位，这样您就可以获得原子更改。

Answer 5

是的，这是可以做到的。您需要捕获该值并进行操作。然后，如果内存仍然包含旧值，则需要使用原子比较和交换（如 Windows 上的 InterlockedCompareExchange）来存储新值。如果有人修改了该值，您将循环并重试。请注意，这是一种标准模式，用于在内部函数不可用的情况下对字大小的数据进行任何操作。

下面的代码使用 int - 正如 Keith 指出的那样，您可以使用 union 来获取结构体的值作为 int。

int oldValue, newValue;
do
{
    oldValue = myRef;
    newValue = oldValue & ~AGE_MASK;
} while (InterlockedCompareExchange(&myRef, newValue, oldValue) != oldValue);