Go语言：位域和位压缩

Question

C语言的位域提供了一种相当方便的方法，在结构体内部定义任意宽度的字段（暂且不管可移植性问题）。例如，下面是一个简单的结构体，其中包含一些字段和一个'flag':

#pragma pack(push,1)
struct my_chunk{

    unsigned short fieldA: 16;
    unsigned short fieldB: 15;
    unsigned short fieldC:  1;
};
#pragma pop()

添加#pragma语句可以将该结构打包成32位字(确保指针操作的my_chunk指针对齐，并节省空间)。

访问每个字段在语法上非常好:

struct my_chunk aChunk;
aChunk.fieldA = 3;
aChunk.fieldB = 2;
aChunk.fieldC = 1;

如果不使用编程语言的帮助，另一种解决方案相当丑陋，几乎变成了汇编代码。例如，一种解决方案是为要访问的每个字段创建位移宏：

#define FIELD_A  0xFF00
#define FIELD_B  0x00FE
#define FIELD_C  0x0001

#define get_field(p, f) ((*p)&f)
#define set_field(p, f, v) (*p) = (v<<f) + (*p)&(~f)

...
set_field(&my_chunk, FIELD_A, 12345);

如果我想在Go语言中使用"位域(bitfields)"，最佳实践是什么？大致可以参考这个链接（更正式的说法）。

- Rooke

Answer 1

“ Go语言目前没有计划支持结构体位域。”

你可以编写一个Go包来实现这个功能，不需要使用汇编。

- peterSO

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请注意，他并不是真的要求使用汇编语言，而是指当您必须手动访问这些子字段时，它看起来像汇编语言，因为需要进行所有掩码/移位操作。 - Alexis Wilke

Answer 2

如果目标只是要有一个非常小的结构体，你可能会这样做：

package main

import "fmt"

type my_chunk uint32

func (c my_chunk) A() uint16 {
  return uint16((c & 0xffff0000) >> 16) 
}

func (c *my_chunk) SetA(a uint16) {
  v := uint32(*c)
  *c = my_chunk((v & 0xffff) | (uint32(a) << 16))
}

func main() {
  x := my_chunk(123)
  x.SetA(12)
  fmt.Println(x.A())
}

当前的6g / 8g版本中，您将看到一个包含约6条指令的getter函数调用，随着时间的推移，这些调用可能会被内联。

- Kyle C

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只是一点附加说明：我尝试使用一个包含uint16和uint32的结构体（而不仅仅是一个'chunk'变量），但不幸的是，go语言给出了Sizeof() = 8，而不是6. 除此之外，非常感谢你的答案，它非常有帮助。 - Rooke

是的，使用结构体时成员很可能会被按字对齐。如果您已经在使用 "unsafe"，可以使用 [3]uint16，并使用 "(*uint32)(unsafe.Pointer(&val[1]))" 获取 uint32 部分，这避免了打包/解包的成本，但有点丑陋。 - Kyle C