Битовые поля vs битовые маски, Что лучше для эмбеддера? Опции

[sigmaN]

Доброго времени суток.

Битовые поля - кто за, кто против??

Да, знаю, что задаю в принципе извечный вопрос, однако ответа толкового в Интернете не нашел..
Кто-то говорит, что они помогают экономить память, кто-то - что эффективнее or'ить xor'ить и and'ить используя битовые маски и операции сдвига. Типа у bitfield overhead некий появляется, как плата за удобочитаемость....

Лично я склоняюсь к битовым маскам. Так мне привычнее и кажется, что для регистра лучше задефайнить что-то типа
#define BIT0 0x001
. . .
#define BIT15 0x8000
#define REGISTERx (*(volatile unsigned long *)(0x00D00))

а потом ставить биты REGISTERx|=BIT0+BIT3+BIT7;
или REGISTERx|=1<<7; //Ставим бит 7

Во всех примерах Техаса регистры закручены в битовые поля, они ссылаются друг на друга, адреса в линкер .cmd файле и т.д. и т.п.
Это же ужас! И никакой удобочитаемости это особо не добавляет. Часа два ушло у меня, чтобы толком разобраться что куда и откуда линкуется.
Неужели это всё может превзойти старые добрые методы?

Я всё-таки переделал на свой лад.
Потом задумался, а может зря... Может особо ничего и не выиграл ))
Оперативка очень важна. Иду впритык, каждый байт на счету.

[DMax]

Неужели это всё может превзойти старые добрые методы?

Может. Например, у того же техасовского TMS320C6x есть такая замечательная инструкция EXT. Она, по сути, заменяет собой две инструкции SHR и AND и служит для извлечения битового поля из регистра.

Если ты скажешь компилятору (путем объявления битовых полей), что один кусок слова - это поле A, а другой - это поле B и если компилятор не дурак (а в большинстве случаев он не дурак), то, скажем, чтение этих полей он будет осуществлять инструкцией EXT. А если ты не скажешь (будешь использовать маски), то вряд ли он догадается.

Существуют также и другие инструкции для манипулирования отдельными битами в словах. И они тоже будут использоваться компилятором.

Однако есть и минусы у такого подхода: стандарт C, если я правильно помню, ничего не говорит на тему того, какие биты слова должны ставиться в соответствие битовым полям. Так, имея два поля шириной 2 и 3 бита и 32-битную архитектуру, им может быть поставленно в соответствие 0-1 и 2-4 биты соотв., а может наоборот: 27-29 и 30-31. Если ты пишешь код, который отлаживаешь на писюке, а потом его же пускаешь на контролер, то тут могут возникнуть нюансы, которые зависят от твоих компиляторов. Но обычно, все же, имеет место здравый смысл, и поля заполняются по мере их объявления, заполняя младшие биты.

Оперативка очень важна. Иду впритык, каждый байт на счету.

В этом смысле оба варианта равнозначны. За тем лишь исключением, что генерируемый код может отличаться по размеру, но тут уже зависит от архитектуры и компилера.

Лично я, там где не критично, юзаю маски - привычнее и, ИМХО, нагляднее чуть-чуть. Где важна производительность, но при этом до асма спускаться лень, юзаю поля.

[Major]

Позволю заметить.
Стандарт не говорит каким будет представление bit-field в памяти, это на совести компилятора и архитектуры (big или little indian), НО:

#define FLAG_0 0x00000001
unsigned int x=0;
x = x | (FLAG_0);

и

union{
struct{
unsigned int FLAG0 : 1;
unsigned int : 31;
}bits;
unsigned int val;
}y
y.bits.FLAG0 = 1;

Будет полностью ролностью эквивалентно независимо от архитектур (расположения байт в памяти для Int, если слова меньше 32 бит).
Использование union+bitfields или флагов+переменные полностью эквивалентно.

http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/www/docs/n1256.pdf
страница 37:

Values stored in unsigned bit-fields and objects of type unsigned char shall be
represented using a pure binary notation.40)

40) A positional representation for integers that uses the binary digits 0 and 1, in which the values
represented by successive bits are additive, begin with 1, and are multiplied by successive integral
powers of 2, except perhaps the bit with the highest position. (Adapted from the American National
Dictionary for Information Processing Systems.) A byte contains CHAR_BIT bits, and the values of
type unsigned char range from 0 to 2CHAR_BIT - 1.

Как уже отмечал, порядок байт в int зависит от компилера и платформы.

дополнение (начал перечитывать):

10 An implementation may allocate any addressable storage unit large enough to hold a bitfield.
If enough space remains, a bit-field that immediately follows another bit-field in a
structure shall be packed into adjacent bits of the same unit. If insufficient space remains,
whether a bit-field that does not fit is put into the next unit or overlaps adjacent units is
implementation-defined. The order of allocation of bit-fields within a unit (high-order to
low-order or low-order to high-order) is implementation-defined. The alignment of the
addressable storage unit is unspecified.

Если биты не влезли, то пакуются в в прилегающие биты (биту 0 прилегает бит 7) в такой же примитивный тип (char..int) как и предыдущие биты.
Если битов много, больше чем Int, то паковаться будет в два инта, а они могут располагаться в памяти в произвольных местах. Тут будет нужна прагма на упаковку вместе.
Или если операции идет с байтами, то паковка в байты идущие подряд, для многобайтовых полей не связаных в union.

Использовать union надо обязательно для примитивного типа:

A union type describes an overlapping nonempty set of member objects, each of
which has an optionally specified name and possibly distinct type.

Ну стоит помнить что unsigned int может быть как 32 бита так и 16.
Ограничение определено как 16 и больше.

The
minimum magnitudes shown shall be replaced by implementation-defined magnitudes
with the same sign.
#define UINT_MAX 65535