C語言位域解析 符號位擴充套件規則

2021-08-31 03:39:07 字數 1261 閱讀 2742

從乙個例子說起:

int main(void)bits;

}num;

printf("input an integer for i(0~15): ");

scanf("%d", &num.i);

printf("i = %d, cba = %d %d %d\n", num.i, num.bits.c, num.bits.b, num.bits.a);

return 0;

}

輸入i值為11,則輸出為i = 11, cba = -2 -1 -1。   為什麼?

1,位域的定義

在結構體的定義中,指定元素所占用的bit數, 並指定型別。 按照結構體的成員呼叫方式進行呼叫。

2,位域的記憶體對應規則

乙個位元組按照從高位到低位 bit7 ~ bit0,對於位域的定義,是從低位bit0 開始算起的(注意不是從高位開始對應)。也就是說,上面例子中的位域,在乙個位元組中對應的儲存是 0000 ccba, a在最低位,然後是b,和佔兩個bit的c。 c成員中按照bit3高位、bit2低位儲存。

3,大小端問題

對於小端來說,低位元組存放在低位址中,int的儲存從0x00位址到0x03位址,依次是 00001011 00000000 00000000 00000000。

聯合體從頭開始,是對記憶體中資料的截斷和強轉, 根據剛才位域的儲存結構,cc的截斷是10, b和a的截斷都是1。

4,為什麼列印出來是負數? ---》補碼的規則

在計算機的記憶體中,所有的資料儲存都是按照補碼儲存的。 對於有符號數來說,正數的補碼是正數自身,負數的補碼是反碼+1。這都沒問題。  

問題的核心還是符號位。計算機裡從低精度數向高精度數轉換時,比如從char到short, 又比如這裡從10兩個bit填充為乙個char的8個bit, 肯定會在前面擴充套件一些bit位,從而達到高精度數的長度。那麼擴充套件時,是補0還是補1呢?這裡有個原則就是,有符號數擴充套件符號位,無符號數擴充套件0。對應到這裡也就是1。注意,這裡說的是有符號數和無符號數,對於有符號的正數,因為符號位是0,所以也是補零。然而我們在位域的定義中,定義了abc都是有符號的char型。所以在向8位擴充套件時,因為第一位都是1,所以往前都擴充套件1,a和b在記憶體中為11111111, c為11111110,都是補碼。按照%d列印出來以後, 就是-1 和 -2。 如果這裡定義成 unsigned char,按照定義前面補0,列印結果就會是正數了。

對於各種型別的資料轉換問題, 扣到計算機記憶體儲存的本質, 就萬變不離其宗了。

C語言的位域和符號位擴充套件

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C語言位域 位段

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