C语言 ||位域

位域

位域:在结构体定义时,我们可以指定某个成员所占用的二进制位数(Bit),这就是位域。
使用位域的原因:有些数据在存储的时候并不需要占有完整的字节,只需要占用一个或几个二进制位即可。基于这种考虑,C语言又提供了一种叫做位域的数据结构。

例如:

struct stu{
 unsigned m;
 unsigned n:4;
 unsigned char ch:6;
};

:后面的数字用来限定成员变量占有的位数。成员m没有被限制,根据数据类型可推算出它占有4个字节(Byte)的内存。成员n,ch被:后面的数字限制,不能再根据数据类型计算长度,它们分别占有4,6位(Bit)的内存。

n,ch的内存有限,数据稍微大点会造成数据溢出,例如:

#include <stdio.h>

struct stu{
unsigned m;
unsigned n:4;
unsigned char ch:6;
}a={0xad,0xE,'$'};

int main()
{
  printf("%#x,%#x,%#x\n",a.m,a.n,a.ch);
  a.m=0xb8901c;
  a.n=0x2d;
  a.ch='z';
  printf("%#x,%#x,%#x\n",a.m,a.n,a.ch);
  return 0;
}

在这里插入图片描述
分析:

对于n,ch,第一次输出的数据是完整的,第二次输出的数据是残缺的。

第一次输出时,n和ch的值分别是0xE,0x24(’$'对应的ASCII码为0x24),换算成二进制是1110、100100,都没有超过限定的位数,能够正常输出。

第二次输出时,n和ch的值分别为0x2d、0x7a(‘z’对应的ASCII码为0x7a),换算成二进制分别是101101、1111010,都超过了限定的位数。超出部分被直接截去,剩下1101、111010,换算成十六位进制为0xd、0x3a(0x3a对应的字符是:)。

C语言标准规定,位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度。

例如上面的stu,n的类型是unsigned int ,长度为4个字节,共有32位,那么n后面的数字不能超过32.

我们可以认为,位域技术就是在成员变量所占有的内存中选出一部分位宽来存储数据。

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C语言标准规定,只有有限的几种数据类型可以用于位域。

位域的存储

C语言标准中没有规定位域的具体存储方式,不同编译软件有不同的实现方式,它们都尽量压缩位域的存储空间。

位域的具体存储规则如下:

  1. 当相邻成员的类型相同,如果它们的位宽之和小于类型的sizeof大小,那么后面的成员紧邻前一个成员存储,直到不能再容纳为止;如果它们的位宽之和大于类型的sizeof大小,那么后面的成员将从新的存储单位开始,其偏移量为类型大小的整数倍。

例如:m,n,p的类型都是unsigned int,sizeof的结果为4个字节(Byte),也即32个位(Bit)。m、n、p的位宽之和为6+12+4=22小于32,所以它们会挨着存储,中间没有缝隙。

2.当相邻成员的类型不同时,不同的编译器有不同的实现方案,GCC 会压缩存储,而 VC/VS 不会。

3.如果成员之间穿插着非位域成员,那么不会进行压缩。

注意:位域成员往往不占用完整的字节,有时候也不处于字节的开头位置,因此使用&获取位域成员的地址是没有意义的,C语言中也禁止这样做。地址是字节(Byte)的编号,而不是位(Bit)的编号。

无名位域

位域成员可以没有名称,只给出数据类型和位宽。
无名位域一般用来作填充或者调整成员位置。因为没有名称,无名位域不能使用。

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转载自blog.csdn.net/weixin_44594976/article/details/89285012