位段 -- 内存布局详解-浅谈C语言
位段
位段的介绍
位段(二进制位):就是按位存储
位段(bit-field)是C语言中的一种特殊数据类型,它允许将一个字节分成几个部分,并为每个部分指定特定的位数,以便在内存中存储和访问这些部分。
其中位段相较于结构体有两特殊点
- 位段的成员必须是 int unsigned int或 signed int char(整型家族) ,在C99中位段的成员也可以是其他类型
- 位段的成员名后跟一个冒号和数字
位段使用示例:
struct S { int a : 2; //限定2个比特位 int b : 5; //限定5个比特位 int c : 10; //限定10个比特位 int d : 30; //限定30个比特位 };
位段的内存分配
1.位段的空间上是按照需要以4个字节(int)或者1个字节(char)的方式来开辟的。(...如,int一次开辟4字节32比特位来使用,不够再开辟)
2.位段涉及很多不确定因素,位段是不跨平台的,注重可移植的程序应该避免使用位段。(网络编程涉及,网络传输数据包,)
(原因:没有C语言标准,各编译器有所不同。)
位段不能大于32(32位机器),16位则不能大于16位
不给定位段的默认为字节数
Example
struct S { char a : 3; char b : 4; char c : 5; char d : 4; }; int main() { struct S s = { 0 }; s.a = 10;// 1010 | 010 s.b = 20;//10100 | 0100 s.c = 3; // 011 |00011 s.d = 4; // 100 | 0100 return 0; }
内存分配解析:
1. VS编译器为从左往右一次申请空间,一次1个字节/8个比特位 -----> 申请空间方向 ----> 0000 0000 2. 然后开始存放a的数据10(D) = 1010(B),a限制为3个比特,多出的比特会被丢弃,即最后保留数据为010(B), --- vs中,每个字节内数据从右往左写入; (地址) 0000 0|010 3. 放好a后,开始放b = 20(D) = 10100(B),b限制为4字节,切割b,得到b = 0100(B) 第一空间放完a后,还剩5个比特,组以容纳b,因此在从四个字节开始(从右往左数),写入b (地址) 0010 0010(b) = 22(h); (划分) 0 | 0 1 0 0 | 0 1 0 b a 4. 接下来放c,c占5个比特位,显然第一个字节不够放了,因此要开辟第二个字节,然后切割c(不超过因此不用切),得到c = 011(b) ; (地址) 0010 0010 0000 0011 (划分) 0 | 0 1 0 0 | 0 1 0 0 0 0 | 0 0 0 1 1 舍 b a c 5.接下来放d,d占4个字节,显然第2个字节不够放了,因此申请第三个字节,然后切割b,得到100(b); (地址) 0010 0010 0000 0011 0000 0100 (划分) 0 | 0 1 0 0 | 0 1 0 0 0 0 | 0 0 0 1 1 0 0 0 0 | 0 1 0 0 舍 b a 舍 c d 6.最后转换十六进制,得到 22 03 04 (十六进制) 即内存显示:22 03 04 7.还可能会有内存对齐,32位为 22 03 04 00 ....
位段的跨平台问题
- int位段被当成有符号数还是无符号数没有规定(最高位1当成什么不确定)
- 位段中最大位的数目不能确定(16位机器最大为16,32位机器最大32。写成27,在16位机器会出问题
- 位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配没有规定(00001111还是11110000)
- 当一个结构体包含两个位段,第二个位段成员比较大,无法容纳第一个位段剩余的位时,不确定是舍弃剩余位还是利用。(按类型字节开辟的位不够放时,VS中是舍弃)
跟结构体相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。
本文来自博客园,作者:HJfjfK,原文链接:https://www.cnblogs.com/DSCL-ing/p/18341951
合集:
C/C++语法剖析系列
, C语法剖析
分类:
C语言
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