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标题: 位段 -- 内存结构详解C语言 [打印本页]

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作者: 美丽的神话    时间: 2024-8-4 15:21
标题: 位段 -- 内存结构详解C语言
目录

• 位段
  
  
  
  • 位段的介绍
    
  • 位段使用示例:
    
  • 位段的内存分配
    
  • Example
    
  • 内存分配解析:
    
  • 位段的跨平台标题
    
  
  

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:

1. struct S
2. {
3.     int a : 2;  //限定2个比特位
4.     int b : 5;  //限定5个比特位
5.     int c : 10; //限定10个比特位
6.     int d : 30; //限定30个比特位
7. };

复制代码

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)大概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，）
（缘故起因：没有C语言尺度，各编译器有所不同。）
位段不能大于32（32位呆板），16位则不能大于16位
不给定位段的默以为字节数
Example

1. struct S
2. {
3.     char a : 3;
4.     char b : 4;
5.     char c : 5;
6.     char d : 4;
7. };
8. int main()
9. {
10.     struct S s = { 0 };
11.     s.a = 10;// 1010 |  010
12.     s.b = 20;//10100 | 0100
13.     s.c = 3; //  011 |00011
14.     s.d = 4; //  100 | 0100
15.     return 0;
16. }

复制代码

内存分配解析:

1. 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
2. -----> 申请空间方向 ---->
3.   0000 0000
5. 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),
6. --- vs中,每个字节内数据从右往左写入;
7. (地址)  0000 0|010
9. 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)
10. 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
11. (地址)  0010 0010(b)                                                                 = 22(h);
12. (划分)        0 | 0 1 0 0 | 0 1 0   
13.                                                    b        a
15. 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) ;
16. (地址)  0010 0010                0000 0011
17. (划分)  0 | 0 1 0 0 | 0 1 0     0 0 0 | 0 0 0 1 1   
18.                          舍     b         a                  c
20. 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);
21. (地址)  0010 0010                0000 0011         0000 0100
22. (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
23.                           舍     b        a         舍        c                      d
25. 6.最后转换十六进制,得到
26.     22                                           03                                                04   (十六进制）
27. 即内存显示：22 03 04
29. 7.还可能会有内存对齐,32位为 22 03 04 00 ....

复制代码

位段的跨平台标题

• int位段被当成有符号数照旧无符号数没有规定（最高位1当成什么不确定）
  
• 位段中最大位的数量不能确定（16位呆板最大为16，32位呆板最大32。写成27，在16位呆板会出标题
  
• 位段中的成员在内存中从左向右分配，照旧从右向左分配没有规定(00001111照旧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照旧利用。（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结果，但是可以很好的节流空间，但是有跨平台的标题存在。

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