位域位元組對齊

2021-06-22 08:38:00 字數 3432 閱讀 8119

使用位域的主要目的是壓縮儲存,其大致規則為:

1) 如果相鄰位域字段的型別相同,且其位寬之和小於型別的sizeof大小,則後面的字段將緊鄰前乙個字段儲存,直到不能容納為止;

2) 如果相鄰位域字段的型別相同,但其位寬之和大於型別的sizeof大小,則後面的字段將從新的儲存單元開始,其偏移量為其型別大小的整數倍;

3) 如果相鄰的位域字段的型別不同,則各編譯器的具體實現有差異,vc6採取不壓縮方式,dev-c++採取壓縮方式;

4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段,則不進行壓縮;

5) 整個結構體的總大小為最寬基本型別成員大小的整數倍。

有些資訊在儲存時,並不需要占用乙個完整的位元組, 而只需佔幾個或乙個二進位制位。例如在存放乙個開關量時,只有0和1 兩種狀態,用一位二進位即可。為了節省儲存空間,並使處理簡便,c語言又提供了一種資料結構,稱為「位域」或「位段」。所謂「位域」是把乙個位元組中的二進位劃分為幾個不同的區域,並說明每個區域的位數。每個域有乙個網域名稱,允許在程式中按網域名稱進行操作。 這樣就可以把幾個不同的物件用乙個位元組的二進位制位域來表示。

一、位域的定義和位域變數的說明

位域定義與結構定義相仿,其形式為:

struct 位域結構名

;其中位域列表的形式為: 型別說明符 位網域名稱:位域長度

例如:struct bs

;位域變數的說明與結構變數說明的方式相同。 可採用先定義後說明,同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如:

struct bs

data;

說明data為bs變數,共佔兩個位元組。其中位域a佔8位,位域b佔2位,位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明:

1. 乙個位域必須儲存在同乙個位元組中,不能跨兩個位元組。如乙個位元組所剩空間不夠存放另一位域時,應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。

例如:struct bs

在這個位域定義中,a佔第一位元組的4位,後4位填0表示不使用,b從第二位元組開始,占用

4位,c占用4位。

2. 由於位域不允許跨兩個位元組,因此位域的長度不能大於乙個位元組的長度,也就是說不能超過8位二進位。

3. 位域可以無位網域名稱,這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如:

struct k

;從以上分析可以看出,位域在本質上就是一種結構型別, 不過其成員是按二進位分配的。

二、位域的使用

位域的使用和結構成員的使用相同,其一般形式為:

位域變數名·位網域名稱

位域允許用各種格式輸出。

main() bit,*pbit;

bit.a=1;

bit.b=7;

bit.c=15;

printf("%d,%d,%d\n

",bit.a,bit.b,bit.c);

pbit=&bit;

pbit->a=0;

pbit->b&=3;

pbit->c|=1;

printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);

}上例程式中定義了位域結構bs,三個位域為a,b,c。說明了bs型別的變數bit和指向bs型別的指標變數pbit。這表示位域也是可以使用指標的。程式的9、10、11三行分別給三個位域賦值。( 應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程式第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變數bit的位址送給指標變數pbit。第14行用指標方式給位域a重新賦值,賦為0。第15行使用了復合的位運算子"&=",該行相當於:pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7,與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進位制值為3)。同樣,程式第16行中使用了復合位運算"|=".之所以要有透析基礎知識這麼個分欄,就是告訴大家重 在細節的道理,粗略的東西誰都懂,修煉內功為高手的必經之路.

前面的內容存在缺陷,具體還要參考如下文章:

c99規定int、unsigned 

int和bool可以作為位域型別,但編譯器幾乎都對此作了擴充套件,允許其它型別型別的存在。

使用位域的主要目的是壓縮儲存,其大致規則為:

1) 如果相鄰位域字段的型別相同,且其位寬之和小於型別的sizeof大小,則後面的字

段將緊鄰前乙個字段儲存,直到不能容納為止;

2) 如果相鄰位域字段的型別相同,但其位寬之和大於型別的sizeof大小,則後面的字

段將從新的儲存單元開始,其偏移量為其型別大小的整數倍;

3) 如果相鄰的位域字段的型別不同,則各編譯器的具體實現有差異,vc6採取不壓縮方

式,dev-c++採取壓縮方式;

4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段,則不進行壓縮;

5) 整個結構體的總大小為最寬基本型別成員大小的整數倍。

typedef 

struct 

aaaa;

sizeof(aa) 

= 5; 但實際上只用了25位,即4個位元組,

(1)typedef 

struct 

aaaa;

(2)typedef 

struct 

aaaa;

(1)是5個成員,按第一條規則,共佔25位,按第五條規則,即sizeof(aa)=4

現把成員加到7個,參考(2),按第一條規則,共佔35位,按第五條規則,即sizeof(aa)=8,

再看乙個例子:

struct test1 ;

int len = sizeof(test1);

對於上述例子,len的值應該是12.解釋如下: 

首先以最長的型別位寬做為偏移量,最長的是long型,佔4位,所以不同型別之間應該是4個位元組的偏移,即test1應該是4位元組的整數倍。 

char a:1; //用乙個位元組去儲存

char :2;  //空域。因為與前面的a的型別相同,而兩個位域的位寬相加仍然少於8位,所以依然用1個位元組表示

long b:3; //long型別的位寬是4個位元組,與前面的char型別不同,所以b與a之間偏移4個位元組,它們之間自動補充3個位元組 

char c:2; //因為c與b又不同型,以test1中的最長的long型別的位寬進行偏移,所以雖然char只用1個位元組就夠了

//但依然要佔4個位元組。

總共是12位元組。

///struct s1 ;

struct s2 ;

printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1));

printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2));

result: 16, 24

第乙個struct s1 ;

理論上是這樣的,首先是i在相對0的位置,佔8位乙個位元組,然後,j就在相對乙個位元組的位置,由於乙個位置的位元組數是4位的倍數,因此不用對齊,就放 在那裡了,然後是a,要在3位的倍數關係的位置上,因此要移一位,在15位的位置上放下,目前總共是18位,折算過來是2位元組2位的樣子,由於 double是8 位元組的,因此要在相對0要是8個位元組的位置上放下,因此從18位開始到8個位元組之間的位置被忽略,直接放在8位元組的位置了,因此,總共是16位元組。

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