C++ 位字段是否比掩蔽位和手工提取数据更有效（计算上）？

我有大量的小数据块，我希望能够将它们放入一个更大的数据类型中。假设这是一个日期和时间。最明显的方法是通过这样的位字段

struct dt
{
    unsigned long minute :6;
    unsigned long hour :5;
    unsigned long day :5;
    unsigned long month :4;
    unsigned long year :12;
}stamp;

dt t1(getTimeStamp());
dt t2(getTimeStamp());

if (t1 < t2)
{    std::cout << "T1 happened before T2\n";
}

现在让我们假设这个东西是有序的，所以首先声明的东西比后面声明的东西具有更高的重要性，所以如果我用变量的第一个字母来表示这些位，它看起来像：

mmmmmm|hhhhh|ddddd|mmmm|yyyyyyyyyyyy

最后，让我们假设我只是声明了一个无符号long，并使用掩码和移位将其拆分，以执行相同的操作

unsigned long dateTime;

这是我的问题：
就计算机需要做的事情而言，以下访问分钟、小时等的方法是否等效？或者是编译器/计算机对位字段使用了一些技巧性的方法

unsigned minutes = stamp.minutes;
//versus
unsigned minutes = ((dateTime & 0xf8000000)>>26;

及

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等等。

这些可能会编译相同的机器代码，但如果这真的很重要，请对其进行基准测试。或者，更好的是，只使用位字段，因为它更容易

快速测试gcc产量：

shrq    $6, %rdi             ; using bit field
movl    %edi, %eax
andl    $31, %eax

vs

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这是一个小小的endian机器，因此数字不同，但三条指令几乎相同。

编译器生成的指令与您显式写入以访问位的指令相同。因此，不要期望使用位字段会更快

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事实上，严格地说，对于位字段，您无法控制它们在数据字中的位置（除非您的编译器提供一些额外的保证。我的意思是C99标准没有定义任何保证）。手动屏蔽时，您至少可以将两个最常访问的字段放在序列的第一位和最后一位，因为在这两个位置，隔离字段需要一次操作而不是两次操作。

仅当您的体系结构明确具有一组逐位操作和访问指令时。

视情况而定。如果使用位字段，那么编译器就会担心如何存储数据（位字段几乎完全由实现定义），这意味着：

• 它可能会占用更多的空间，并且
• 访问每个成员将高效完成

编译器通常会组织结构的布局，以便第二个假设成立，但代价是结构的总大小

编译器可能会在每个成员之间插入填充，以便于访问每个字段

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另一方面，如果您只是将所有内容存储在一个

无符号long

（或一个字符数组）中，那么就由您来实现高效访问，但您可以保证布局。它将占用固定的大小，并且不会有填充。这意味着复制价值可能会降低成本。而且它的可移植性更高（假设您使用的是固定大小的int类型，而不仅仅是

无符号int

）。

在本例中，我将手动使用位字段。
但由于访问的原因，不是。但是因为能够比较两个dt。
最后，编译器总是会生成比您更好的代码（因为编译器会随着时间的推移变得更好，并且永远不会出错），但这段代码足够简单，您可能会编写最佳代码（但这是一种您不应该担心的微优化）

如果您的dt是一个整数，格式如下：

yyyyyyyyyyyy|mmmm|ddddd|hhhhh|mmmmmm

然后你自然可以这样比较它们

struct dt
{
    unsigned long minute :6;
    unsigned long hour :5;
    unsigned long day :5;
    unsigned long month :4;
    unsigned long year :12;
}stamp;

dt t1(getTimeStamp());
dt t2(getTimeStamp());

if (t1 < t2)
{    std::cout << "T1 happened before T2\n";
}

dtt1（getTimeStamp（））； dtt2（getTimeStamp（））； if（t1{std:：cout它完全依赖于平台和编译器。一些处理器，特别是微控制器，具有位寻址指令或位寻址内存，如果使用内置语言结构，编译器可以直接使用这些指令或内存。如果在这样的处理器上使用位屏蔽操作位，编译器必须是smar然后，确定潜在的优化

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在大多数桌面平台上，我建议您在为小事情操心，但是如果您需要知道，您应该通过分析或计时代码来测试它，或者分析生成的代码。请注意，根据编译器优化选项，甚至不同的编译器，您可能会得到非常不同的结果。

编译器有时可以组合在非直观的情况下访问位字段。我曾经在访问条件表达式中使用的1位条目时反汇编了生成的代码（sparc为gcc 3.4.6）。编译器融合了对位的访问，并与整数进行了比较。我将尝试重现这个想法（不在工作中，无法访问所涉及的源代码）：

编译为与等效的内容（我知道我的示例中的位顺序正好相反，但这只是为了简化示例）

还有一点要考虑的是，如果你想使用比特字段（它们通常比比特KungFu更可读），如果你有一些空闲的比特，那么对于某些字段保留整个字节是有用的，从而简化了处理器的访问。

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对齐的8位字段可以使用移动字节命令加载，并且不需要屏蔽步骤。

我会将年份放在高位，下一个月等。然后，当你想要比较对象时，你不需要提取年份来获得它们，整数上的正常<运算符将正常工作。这是一个非常聪明的技巧，我会我必须在将来记住它。不幸的是，我在编写的程序中没有存储日期和时间。在我的代码中，它被用来存储伽马射线能量、探测器数量和探测器效率校正值（因此，每次我需要它时，它不必从复杂的小公式中重新计算。）我花了一分钟才弄明白为什么最高有效位的东西会更快；但是，这是因为你只需要向下移位，而不是按位移位，然后再移位，对吗？@James，没错。那只是为了阅读。我是说

dt t1(getTimeStamp());
dt t2(getTimeStamp());

if (convertToInt(t1) < convertToInt(t2))
{    std::cout << "T1 happened before T2\n";
}
// or
if ((t1.year < t2.year)
    || ((t1.year == t2.year) && ((t1.month < t2.month)
      || ((t1.month == t2.month) && ((t1.day < t2.day)
        || ((t1.day == t2.day) && (t1.hour  etc.....

struct bits {
  int b1:1;
  int b2:1;
  int b3:1;
  ...
} x;

if(x.b1 && x.b2 && !x.b3)
...
if(x.b2 && !x.b2 && x.b3)

temp = (x & 7);
if( temp == 6)
...
if( temp == 5)