C言語でのビットフィールドの使い方を徹底解説

#include <stdio.h>

// 構造体の定義
struct Example {
    unsigned int a : 3; // 3ビットを使用
    unsigned int b : 5; // 5ビットを使用
    unsigned int c : 1; // 1ビットを使用
};

int main() {
    struct Example example;

    example.a = 5; // aには3ビットの範囲内で値を設定
    example.b = 17; // bには5ビットの範囲内で値を設定
    example.c = 1; // cには1ビットの範囲内で値を設定

    printf("a: %u, b: %u, c: %u\n", example.a, example.b, example.c);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// フラグ用の構造体を定義
struct Flags {
    unsigned int flag1 : 1; // 1ビットを使用
    unsigned int flag2 : 1; // 1ビットを使用
    unsigned int flag3 : 1; // 1ビットを使用
    unsigned int reserved : 5; // 予約ビット（未使用）
};

int main() {
    struct Flags flags = {0};

    // フラグを設定
    flags.flag1 = 1;
    flags.flag2 = 0;
    flags.flag3 = 1;

    // フラグの値を表示
    printf("flag1: %u, flag2: %u, flag3: %u\n", flags.flag1, flags.flag2, flags.flag3);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 設定データ用の構造体を定義
struct Settings {
    unsigned int mode : 2;  // 2ビットでモードを管理
    unsigned int level : 3; // 3ビットでレベルを管理
    unsigned int enable : 1; // 1ビットで有効/無効を管理
    unsigned int reserved : 2; // 予約ビット（未使用）
};

int main() {
    struct Settings settings = {0};

    // 設定を行う
    settings.mode = 3; // 2ビットの範囲内（0-3）
    settings.level = 5; // 3ビットの範囲内（0-7）
    settings.enable = 1; // 1ビットの範囲内（0-1）

    // 設定の値を表示
    printf("mode: %u, level: %u, enable: %u\n", settings.mode, settings.level, settings.enable);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// IPv4ヘッダーの構造体定義
struct IPv4Header {
    unsigned int version : 4;       // バージョン
    unsigned int ihl : 4;           // ヘッダー長
    unsigned int dscp : 6;          // サービス種別
    unsigned int ecn : 2;           // 明瞭通信通知
    unsigned int totalLength : 16;  // 全体長
    unsigned int identification : 16; // 識別
    unsigned int flags : 3;         // フラグ
    unsigned int fragmentOffset : 13; // フラグメントオフセット
    unsigned int ttl : 8;           // 生存時間
    unsigned int protocol : 8;      // プロトコル
    unsigned int headerChecksum : 16; // ヘッダーのチェックサム
    unsigned int sourceAddress;     // 送信元アドレス
    unsigned int destinationAddress; // 送信先アドレス
};

int main() {
    struct IPv4Header header = {0};

    // ヘッダーの値を設定
    header.version = 4;
    header.ihl = 5;
    header.totalLength = 20;

    // ヘッダーの情報を表示
    printf("Version: %u\n", header.version);
    printf("IHL: %u\n", header.ihl);
    printf("Total Length: %u\n", header.totalLength);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// センサーデータの構造体定義
struct SensorData {
    unsigned int temperature : 12; // 温度データ（0-4095）
    unsigned int humidity : 10;    // 湿度データ（0-1023）
    unsigned int pressure : 10;    // 気圧データ（0-1023）
};

int main() {
    struct SensorData data = {0};

    // センサーデータを設定
    data.temperature = 3000; // 温度
    data.humidity = 512;     // 湿度
    data.pressure = 800;     // 気圧

    // センサーデータを表示
    printf("Temperature: %u\n", data.temperature);
    printf("Humidity: %u\n", data.humidity);
    printf("Pressure: %u\n", data.pressure);

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// ビットフィールドの構造体定義
struct BitFieldExample {
    unsigned int a : 3; // 3ビット
    unsigned int b : 5; // 5ビット
    unsigned int c : 1; // 1ビット
    unsigned int d : 7; // 7ビット
};

int main() {
    struct BitFieldExample example = {0};

    printf("Size of struct: %lu bytes\n", sizeof(example));

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// ビットフィールドの構造体定義
struct DetailedBitField {
    unsigned int a : 3; // 最初の3ビット
    unsigned int b : 5; // 次の5ビット
    unsigned int c : 6; // 次の6ビット（新しいバイトに跨る場合あり）
};

int main() {
    struct DetailedBitField detailed = {0};

    detailed.a = 5;
    detailed.b = 17;
    detailed.c = 33;

    printf("a: %u, b: %u, c: %u\n", detailed.a, detailed.b, detailed.c);
    printf("Size of struct: %lu bytes\n", sizeof(detailed));

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <time.h>

struct BitField {
    unsigned int a : 3;
    unsigned int b : 5;
};

int main() {
    struct BitField bf = {0};
    clock_t start, end;
    double cpu_time_used;

    start = clock();
    for (unsigned int i = 0; i < 1000000; i++) {
        bf.a = i % 8;
        bf.b = i % 32;
    }
    end = clock();

    cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("Time taken: %f seconds\n", cpu_time_used);

    return 0;
}