সি / সি ++: ফোর্স বিট ফিল্ড অর্ডার এবং প্রান্তিককরণ

Question 1

আমি পড়েছি যে স্ট্রকের মধ্যে বিট ক্ষেত্রগুলির ক্রম প্ল্যাটফর্ম নির্দিষ্ট। আমি যদি বিভিন্ন সংকলক-নির্দিষ্ট প্যাকিং বিকল্পগুলি ব্যবহার করি তবে কী হবে যে এই গ্যারান্টি ডেটাটি লিখিতভাবে যথাযথভাবে সংরক্ষণ করা হবে? উদাহরণ স্বরূপ:

struct Message
{
  unsigned int version : 3;
  unsigned int type : 1;
  unsigned int id : 5;
  unsigned int data : 6;
} __attribute__ ((__packed__));

জিসিসি সংকলক সহ একটি ইন্টেল প্রসেসরে, ক্ষেত্রগুলি মেমোরিতে প্রদর্শিত হয়েছিল যেমন তারা দেখানো হয়েছে। Message.versionবাফারে প্রথম 3 টি বিট ছিল এবং Message.typeতারপরে অনুসরণ করা হয়েছে। যদি আমি বিভিন্ন সংকলকগুলির জন্য সমতুল্য স্ট্রাক প্যাকিংয়ের বিকল্পগুলি পাই তবে এটি কি ক্রস প্ল্যাটফর্ম হবে?

Question 2

না, এটি সম্পূর্ণরূপে বহনযোগ্য হবে না। স্ট্রাইকগুলির জন্য প্যাকিং বিকল্পগুলি এক্সটেনশনগুলি এবং এগুলি নিজেরাই পুরোপুরি পোর্টেবল হয় না। এগুলি ছাড়াও, C99 §6.7.2.1, অনুচ্ছেদ 10 বলে: "একটি ইউনিটের মধ্যে বিট-ক্ষেত্র বরাদ্দের ক্রম (উচ্চ-আদেশ থেকে নিম্ন-অর্ডার বা নিম্ন-অর্ডারে নিম্ন-অর্ডার) হ'ল প্রয়োগ-সংজ্ঞায়িত" "

এমনকি একটি একক সংকলক লক্ষ্য প্ল্যাটফর্মের অন্তর্নিহিততার উপর নির্ভর করে বিট ফিল্ডটি আলাদাভাবে বাইরে রাখে।

Question 3

বিট ক্ষেত্রগুলি সংকলক থেকে সংকলক পর্যন্ত ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়, দুঃখিত।

জিসিসির সাথে, বড় এন্ডিয়ান মেশিনগুলি প্রথমে বিটগুলি বড় প্রান্তটি দেয় এবং ছোট এন্ডিয়ান মেশিনগুলি প্রথমে বিটগুলি সামান্য প্রান্তটি দেয়।

কে অ্যান্ড আর বলছেন "সংলগ্ন [বিট-] কাঠামোর ক্ষেত্রের সদস্যগণ বাস্তবায়ন নির্ভর স্টোরেজ ইউনিটগুলিতে একটি বাস্তবায়ন-নির্ভর পথে পরিচালনা করা হয় When যখন অন্য ক্ষেত্রের নীচের ক্ষেত্রটি উপযুক্ত হবে না ... এটি ইউনিটগুলির মধ্যে বিভক্ত হতে পারে বা ইউনিটটি হতে পারে প্যাডড। প্রস্থের একটি নামবিহীন ক্ষেত্র 0 এই প্যাডিংয়ে বাধ্য করে ... "

অতএব, আপনার যদি মেশিনের স্বাধীন বাইনারি বিন্যাসের প্রয়োজন হয় তবে আপনাকে এটি নিজেই করতে হবে।

এই শেষ বিবৃতিটি প্যাডিংয়ের কারণে নন-বিটফিল্ডগুলিতেও প্রযোজ্য - তবে সমস্ত সংকলককে কাঠামোর বাইট প্যাকিং করার কিছু উপায় রয়েছে বলে মনে হয়, কারণ আমি দেখতে পাচ্ছি যে আপনি ইতিমধ্যে জিসিসির জন্য আবিষ্কার করেছেন।

Question 4

বিটফিল্ডগুলি এড়ানো উচিত - এমনকি একই প্ল্যাটফর্মের জন্যও তারা সংকলকগুলির মধ্যে খুব বেশি বহনযোগ্য নয়। C99 স্ট্যান্ডার্ড 6.7.2.1/10 থেকে - "স্ট্রাকচার এবং ইউনিয়ন স্পেসিফায়ারস" (C90 স্ট্যান্ডার্ডে একই শব্দ রয়েছে):

একটি বাস্তবায়ন বিটফিল্ড ধরে রাখার জন্য পর্যাপ্ত পরিমাণে কোনও ঠিকানাযোগ্য স্টোরেজ ইউনিট বরাদ্দ করতে পারে। যদি পর্যাপ্ত স্থান থেকে যায়, একটি বিট-ফিল্ড যা অবিলম্বে কোনও কাঠামোর অন্য বিট-ফিল্ডকে অনুসরণ করে একই ইউনিটের সংলগ্ন বিটগুলিতে প্যাক করা হবে। যদি অপর্যাপ্ত জায়গা থেকে যায়, কোনও বিট-ফিল্ড যা ফিট না করে তা পরবর্তী ইউনিটে স্থাপন করা হয় বা সংলগ্ন ইউনিটগুলিকে ওভারল্যাপগুলি বাস্তবায়ন-সংজ্ঞায়িত করা হয়। একটি ইউনিটের মধ্যে বিট-ক্ষেত্রগুলি বরাদ্দের ক্রম (উচ্চ-আদেশ থেকে নিম্ন-অর্ডার বা নিম্ন-অর্ডার থেকে উচ্চ-ক্রম) বাস্তবায়ন-সংজ্ঞায়িত। ঠিকানাযোগ্য স্টোরেজ ইউনিটের প্রান্তিককরণ অনির্দিষ্ট।

আপনি কিছুটা ক্ষেত্র কোনও পূর্ব সীমানা 'বিস্তৃত' হবে কিনা তা আপনি গ্যারান্টি দিতে পারবেন না এবং বিটফিল্ডটি ইন্টির নিম্ন-প্রান্ত বা প্রান্তের উচ্চ প্রান্তে শুরু হবে কিনা তা আপনি নির্দিষ্ট করতে পারবেন না (এটি প্রসেসর কিনা তা থেকে স্বতন্ত্র বিগ-এন্ডিয়ান বা লিটল এন্ডিয়ান)।

বিটমাস্কগুলি পছন্দ করুন। বিট সেট, সাফ এবং পরীক্ষা করতে ইনলাইনস (বা এমনকি ম্যাক্রো) ব্যবহার করুন।

Question 5

অন্তর্নিহিততা বিট অর্ডার নয়, বাইট অর্ডার সম্পর্কে কথা বলছে। আজকাল , এটি বিট অর্ডার ঠিক করা হয়েছে যে 99% নিশ্চিত। যাইহোক, বিটফিল্ড ব্যবহার করার সময়, শেষের দিকটি গণনা করা উচিত। নীচে উদাহরণ দেখুন।

#include <stdio.h>

typedef struct tagT{

    int a:4;
    int b:4;
    int c:8;
    int d:16;
}T;


int main()
{
    char data[]={0x12,0x34,0x56,0x78};
    T *t = (T*)data;
    printf("a =0x%x\n" ,t->a);
    printf("b =0x%x\n" ,t->b);
    printf("c =0x%x\n" ,t->c);
    printf("d =0x%x\n" ,t->d);

    return 0;
}

//- big endian :  mips24k-linux-gcc (GCC) 4.2.3 - big endian
a =0x1
b =0x2
c =0x34
d =0x5678
 1   2   3   4   5   6   7   8
\_/ \_/ \_____/ \_____________/
 a   b     c           d

// - little endian : gcc (Ubuntu 4.3.2-1ubuntu11) 4.3.2
a =0x2
b =0x1
c =0x34
d =0x7856
 7   8   5   6   3   4   1   2
\_____________/ \_____/ \_/ \_/
       d           c     b   a

Question 6

বেশিরভাগ সময়, সম্ভবত, তবে এটিতে ফার্মটি বাজি ধরবেন না, কারণ আপনি যদি ভুল করেন তবে আপনি বড় হারাবেন।

আপনার যদি সত্যই সত্যই অভিন্ন বাইনারি তথ্য থাকা দরকার, আপনাকে বিটমাস্ক সহ বিটফিল্ড তৈরি করতে হবে - যেমন আপনি বার্তার জন্য স্বাক্ষরযুক্ত স্বল্প (১ bit বিট) ব্যবহার করেন এবং তারপরে তিনটি শীর্ষস্থানীয় বিট উপস্থাপনের জন্য সংস্করণমাস্ক = 0xE000 এর মতো জিনিস তৈরি করুন।

স্ট্রাক্টগুলির মধ্যে প্রান্তিককরণের ক্ষেত্রে একই সমস্যা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, স্পার্ক, পাওয়ারপিসি এবং 680x0 সিপিইউগুলি সমস্ত বিগ-এন্ডিয়ান এবং স্পার্ক এবং পাওয়ারপিসি সংকলকগুলির জন্য সাধারণ ডিফল্ট হ'ল স্ট্রাক্ট সদস্যদের 4-বাইট সীমানায় সারিবদ্ধ করা। যাইহোক, আমি 680x0 এর জন্য ব্যবহৃত একটি সংকলক কেবল 2-বাইট সীমানায় সংযুক্ত ছিল - এবং প্রান্তিককরণ পরিবর্তন করার কোনও বিকল্প ছিল না!

সুতরাং কিছু স্ট্রাক্টের জন্য, স্পার্ক এবং পাওয়ারপিসিতে আকারগুলি অভিন্ন, তবে 680x0 এ ছোট এবং কিছু সদস্যের কাঠামোর মধ্যে বিভিন্ন মেমরি অফসেট রয়েছে।

এটি যে একটি প্রকল্পে আমি কাজ করেছি তাতে সমস্যা ছিল, কারণ স্পার্কে চলমান একটি সার্ভার প্রক্রিয়া কোনও ক্লায়েন্টকে জিজ্ঞাসা করবে এবং এটি বড়-এন্ডিয়ান ছিল তা আবিষ্কার করবে এবং ধরে নেবে এটি কেবল নেটওয়ার্কে বাইনারি স্ট্রোকগুলি স্কুয়ার্ট করতে পারে এবং ক্লায়েন্টটি মোকাবেলা করতে পারে। এবং এটি পাওয়ারপিসি ক্লায়েন্টদের জন্য দুর্দান্ত কাজ করেছে এবং 680x0 ক্লায়েন্টের সাথে বিগ-টাইম ক্র্যাশ করেছে। আমি কোডটি লিখিনি, এবং সমস্যাটি খুঁজতে বেশ খানিকটা সময় নিয়েছে। তবে একবার করার পরে এটি ঠিক করা সহজ ছিল।

Question 7

আপনার খুব দরকারী মন্তব্য শুরু করার জন্য @ বেনওয়েগ্টকে ধন্যবাদ

না, এগুলি স্মৃতি সংরক্ষণ করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল।

লিনাক্স উত্স একটি বাহ্যিক কাঠামোর সাথে মেলে কিছুটা ক্ষেত্র ব্যবহার করে : /usr/incolve/linux/ip.h একটি আইপি ডাটাগ্রামের প্রথম বাইটের জন্য এই কোডটি রয়েছে

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
        __u8    ihl:4,
                version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
        __u8    version:4,
                ihl:4;
#else
#error  "Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif

তবে আপনার মন্তব্যের আলোকে আমি মাল্টি-বাইট বিট ফিল্ড ফ্রু_অফের জন্য এটির কাজ করার চেষ্টাটি ছেড়ে দিচ্ছি ।

Question 8

অবশ্যই সর্বোত্তম উত্তর হ'ল একটি শ্রেণি ব্যবহার করা যা কোনও স্ট্রিম হিসাবে বিট ফিল্ডগুলি পড়েন / লেখেন। সি বিট ফিল্ড স্ট্রাকচার ব্যবহার করা কেবল গ্যারান্টিযুক্ত নয়। রিয়েল ওয়ার্ল্ড কোডিংয়ে এটি ব্যবহার করার জন্য এটি পেশাদারহীন / অলস / বোকা হিসাবে বিবেচনা করা উচিত নয়।