C結構體中的冒號 位域

2021-05-25 01:29:06 字數 1526 閱讀 4138

c語言提供直接定義和訪問乙個字中的位字段的能力,而不需要通過按位邏輯運算子。

毋庸置疑,位域的引入給使用者的最大的好處莫過於可以有效的利用'昂貴'的記憶體和操作bit的能力了。而且這種操作bit位的能力很是方便,利用結構體網域名稱即可對這些bit進行操作。例如:

struct foo ;

struct foo afoo;

afoo.a = 1;

afoo.b = 3;

afoo.c = 0;

通過結構體例項.網域名稱即可修改某些bit的值,這些都是編譯器的'甜頭'。當然我們也可以自己通過一些'掩碼'和移位操作來修改這些bit,當然如果不是十分需要,我們是不需要這麼做的。

位域還提供一種叫'匿名'位域的語法,它常用來'填缺補漏',由於是'匿名',所以你不能像上面那樣去訪問它。如:

struct foo1 ;

在foo1的成員a和c之間有乙個2 bits的匿名位域。

在foo結構體的定義中,成員a雖然型別為int,但是它僅僅佔據著4個位元組中的乙個bit的空間;類似b佔據2個bit空間,但是b到底是佔據第乙個 int的2個bit空間呢還是第二個int的2個bit空間呢?這裡實際上也涉及到如何對齊帶有'位域'的結構體這樣乙個問題。我們來分析一下。

我們再來看看下面兩個結構體定義:

struct foo2 ;

struct foo3 ;

我們來列印一下這兩個結構體的大小,我們得到的結果是:

sizeof(struct foo2) = 1

sizeof(struct foo3) = 2

顯然都不是我們期望的,如果按照正常的記憶體對齊規則,這兩個結構體大小均應該為3才對,那麼問題出在哪了呢?

首先通過這種現象我們可以肯定的是:帶有'位 域'的結構體並不是按照每個域對齊的,而是將一些位域成員'**'在一起做對齊的。

以foo2為例,這個結構體中所有的成員都是char型的,而且三個位 域占用的總空間為6 bit < 8 bit(1 byte),這時編譯器會將這三個成員'**'在一起做對齊,並且以最小空間作代價,這就是為什麼我們得到sizeof(struct foo2) = 1這樣的結果的原因了。

再看看foo3這個結構體,同foo2一樣,三個成員型別也都是char型,但是三個成員位域所佔空間之和為9 bit > 8 bit(1 byte),這裡位域是不能跨越兩個成員基本型別空間的,這時編譯器將a和b兩個成員'**'按照char做對齊,而c單獨拿出來以char型別做對齊, 這樣實際上在b和c之間出現了空隙,但這也是最節省空間的方法了。我們再看一種結構體定義:

struct foo4 ;

在foo4中雖然三個位域所占用空間之和為6 bit < 8 bit(1 byte),但是由於char和int的對齊係數是不同的,是不能**在一起,那是不是a、b**在一起按照char對齊,c單獨按照int對齊呢?我們 列印一下sizeof(struct foo4)發現結果為4,也就是說編譯器把a、b、c一起**起來並以int做對齊了。

通過上面的例子我們發現很難總結出很規律性的東西,但是帶有'位域'的結構體的對齊有條原則可以遵循,那就是:"儘量減少結構體的占用空間"。當然顯式的使用記憶體對齊的機會也並不多。

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