Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

В листинге 15.4 объединение Views применяется для сравнения подходов на основе битовых полей и побитовых операций. Здесь box — это объединение Views, поэтому box. st_view представляет собой структуру box props, использующую битовые поля, a box.ui view — те же самые данные, но представленные как значение

unsigned short.

648 Глава 15

Рис. 15.3. Объединение как целое число и как структура

Вспомните, что объединение может иметь инициализированный первый член, поэтому установленные значения соответствуют представлению структуры. Программа отображает свойства окна с помощью функции, основанной на представлении структуры, и также посредством функции, основанной на представлении unsigned short. Любой из подходов обеспечивает доступ к данным, но по-разному. Вдобавок в программе применяется определенная ранее в главе функция itobs(), которая позволяет отобразить данные в виде строки двоичных цифр, чтобы можно было видеть, какие биты включены, а какие выключены.

Листинг 15.4. Программа dual view. с

Манипулирование битами 649

Ниже приведен вывод.

Исходные настройки окна: Окно непрозрачно.

Цвет фона желтый.

Рамка отображается.

Цвет рамки зеленый.

Стиль рамки штриховой.

Манипулирование битами 651

Настройки окна с использованием представления unsigned short:

Окно непрозрачно.

Цвет фона желтый.

Рамка отображается.

Стиль рамки штриховой.

Цвет рамки зеленый.

Комбинация битов 00000000000000000010010100000111

Измененные настройки окна:

Окно прозрачно.

Цвет фона голубой.

Рамка отображается.

Цвет рамки желтый.

Стиль рамки пунктирный.

Настройки окна с использованием представления unsigned short:

Окно прозрачно.

Цвет фона голубой.

Рамка не отображается.

Стиль рамки пунктирный.

Цвет рамки желтый.

Комбинация битов 00000000000000000001011100001100

В коде есть несколько моментов, которые необходимо обсудить. Одно из отличий между этими двумя представлениями состоит в том, что побитовому представлению нужна информация о позициях. Например, для представления синего цвета в программе используется константа BLUE, имеющая числовое значение 4. Но поскольку данные организованы в структуре, на самом деле хранить настройку синего цвета для фона будет бит 3 (не забывайте, что нумерация начинается с нуля (см. рис. 15.1)), а настройку синего цвета для рамки — бит 11. Таким образом, в программе определен ряд новых констант:

#define FILL_BLUE 0x8

#define BORDER_BLUE 0x800

Здесь 0x8 — это значение, когда в 1 установлен только бит 3, а 0x800 — значение, когда в 1 установлен только бит 11. Первую константу можно применять при установке бита синего цвета для фона окна, а вторую — при установке бита синего цвета для рамки. Шестнадцатеричная запись упрощает выяснение, какие биты задействованы. Вспомните, что каждая шестнадцатеричная цифра представляет четыре бита. Следовательно, значение 0x800 соответствует комбинации битов 0x8, но с дописанными восемью битами с состоянием 0. Глядя на десятичные эквиваленты, 2048 и 8, заметить такую связь гораздо труднее.

Если значения являются степенями 2, можно воспользоваться операцией сдвига влево. Например, последние две директивы #define можно заменить следующим образом:

#define FILL_BLUE 1<<3

#def ine BORDER_BLUE 1<<11

Во втором операнде указана степень для возведения числа 2. Так, значение 0x8 равно 2 s, а значение 0x800 — 2 И. Аналогично, выражение 1<<<11 являются константными и вычисляются на этапе компиляции.

Вместо директивы #define для создания символических констант можно применять перечисление.

652 Глава 15

Например, можно поступить так:

enum { OPAQUE = 0xl, FILL_BLUE = 0x8, FILL_GREEN = 0x4, FILL_RED = 0x2, FILL_MASK = 0xE, BORDER = 0x100, BORDER_BLUE = 0x800,

BORDER_GREEN = 0x400, BORDER_RED = 0x200, BORDER_MASK = 0xEOO,

B_DOTTED = 0x1000, B_DASHED = 0x2000, STYLE_MASK = 0x3000 };

Если вы не намерены создавать переменные с типом этого перечисления, указывать имя в объявлении не обязательно.

Обратите внимание, что использовать побитовые операции для изменения настроек сложнее. В качестве примера давайте установим голубой цвет для фона окна. В данном случае недостаточно просто включить биты, соответствующие синему и зеленому цветам:

box.us_view |= (FILL_BLUE | FILL_GREEN); /* сбросить фон */

Дело в том, что цвет также полагается на настройку бита, отвечающего за красный цвет. Если этот бит был включен ранее (скажем, для получения желтого цвета), то приведенный код оставит бит красного цвета установленным и установит в 1 биты синего и зеленого цветов, давая в результате белый цвет. Обойти эту проблему проще всего, сначала отключив все биты, отвечающие за цвет, и лишь затем устанавливать новые значения. Именно поэтому в программе содержится следующий код:

box.us_view &= ~FILL_MASK; /* очистить биты фона */

box.us_view |= (FILL_BLUE | FILL_GREEN); /* переустановить фон */

Для демонстрации того, что может произойти, если предварительно не очистить соответствующие биты, в программе также предусмотрена такая строка:

box.us_view |= BORDER_RED; /* ошибочный подход */

Из-за того, что бит BORDER_GREEN уже был установлен, результирующим цветом будет BORDER_GREEN | BORDER_RED, что соответствует желтому цвету.

В си туациях подобного рода применять битовые поля проще:

box . st view.hll_color = CYAN; /* эквивалент с битовым полем */

Тогда нет нужды в предварительной очистке битов. Кроме того, члены битовых полей допускают использование одних и тех же значений цвета для рамки и фона окна. В случае подхода с побитовыми операциями придется применять отличающиеся значения (значения, отражающие действительные позиции битов).

Далее, сравните следующие два оператора вывода:

printf("Цвет рамки %s.\n", colors[pb->border_color]);

printf("Цвет рамки %s.\n", colors!(us >> 9) & 07]);

В первом операторе выражение pb->border_color имеет значение из диапазона 0-7, поэтому его можно использовать как индекс в массиве colors. Получить ту же информацию с помощью побитовых операций сложнее. Один из подходов предусматривает применение ui >> 9 для сдвига битов цвета рамки в самую правую позицию (биты 0-2) с последующим объединением полученного значения с маской 07, в результате чего все биты кроме трех самых правых будут отключены. То, что осталось, будет находиться в диапазоне 0-7 и может использоваться в качестве индекса для массива colors.

Манипулирование битами 653

Внимание!

Соответствие между битовыми полями и позициями битов зависит от реализации. Например, при выполнении программы из листинга 15.4 в старой системе Macintosh PowerPC получается следующий вывод: