透過Bit Field（位欄位）看記憶體

1. bit field 介紹

位字段是乙個signed char、unsigned char、signed int、unsigned int 中一組相鄰的位。位欄位乙個結構宣告建立，該結構宣告為每個字段提供標籤，並決定欄位的寬度（位數）。以 int 型為例，如：

struct field;                   //共佔了8位
struct field field;
field.a = 1;         //a =  01 (二進位制)
filed.b = 2;         //b =  10 (二進位制)
filed.c = 3;         //c =  11 (二進位制)
field.d = 3;         //d = 011 (二進位制)  注意：賦值時不要超出欄位的容量，如：d的最大值為7（111）

變數 filed 被儲存在乙個int大小的儲存單元中，這個例子中僅有其中的八位被使用。

宣告的總位數超過乙個unsigned int 的大小，那將會使用下乙個unsigned int 儲存位置。不允許乙個字段跨越兩個unsigned int 之間的邊界。編譯器自動的移位乙個這樣的字段定義，使字段按unsigned int 邊界對齊。發生這種情況時，會在第乙個unsigned int 中留下乙個未命名的洞（unnamed hole ）。

可以使用未命名的字段「填充」（pad）未命名的洞。

如果使用乙個寬度為 0 的未命名的字段，則迫使下乙個欄位與下乙個整數對齊。如：

struct field ;

注意：位字段是由機器依賴性的，即將字段放置到 int 中的順序。有些機器是從左向右（先使用高位），另一些機器是從右向左（先使用低位）。

在我的電腦上是從低位到高位的順序放置欄位的。下面的例子足以說明一切。

資料在記憶體中的存放方式是怎樣的？大端（big-endian）還是小端（little-endian）？呼叫函式時資料壓入棧、區域性變數在棧中分配空間的方式是怎樣的？下面的例子足以說明一切。

1）little-endian就是低位位元組排放在記憶體的低位址端，高位位元組排放在記憶體的高位址端。

2）big-endian就是高位位元組排放在記憶體的低位址端，低位位元組排放在記憶體的高位址端。

當然獲得cpu對記憶體採用big-endian還是little-endian的資料讀寫模式還有更簡單的辦法，後面的例子足以說明一切。

2. 下面的例子說明了一切

先看**：

#include int main(void)
field;
typedef struct char char;
int in = 0x13572468;     //整型變數賦值，十六進製制
char ch;                 //char 型位字段變數
field field;             //int  型位字段變數
int *add_ch, *add_ch_3;  //指標 add_ch指向ch的位址，
//指標 add_ch_3指向比ch的位址小3個位元組單位的位址
ch.a = 15;   //0xf
ch.b = 14;   //0xe
field.a = 8; //0x8
field.b = 7; //0x7
field.c = 6; //0x6
field.d = 5; //0x5
field.e = 4; //0x4
field.f = 3; //0x3
field.g = 2; //0x2
field.h = 1; //0x1
add_ch = (int *)(&ch);           //指標 add_ch指向ch的位址
add_ch_3 = (int *)(&ch - 0x03);  //指標 add_ch_3指向比ch的位址小3個位元組單位的位址
printf("\nthe second byte \"24\" of the \"in = 0x13572468\" to char is \"%c\"\n",
*(((char *)(&in) + 0x1)));    //列印in第二位元組的內容，如果沒有（char *），則整型指標加一是加四
//位元組單位的位址
printf("sizeof(in)    = %d\n", sizeof in);
printf("sizeof(ch)    = %d\n", sizeof ch);
printf("sizeof(field) = %d\n\n", sizeof field);
printf("&in    = %p\n", &in);         //in的位址
printf("&ch    = %p\n", &ch);         //ch的位址
printf("&field = %p\n\n", &field);    //field的位址
printf("in     = %#x\n", in);
printf("ch     = %#x\n", ch);
printf("field  = %#x\n\n", field);    //十六進製制列印in、ch、field
printf(" add_ch_3 = (&ch - 0x03) = %p\n", add_ch_3);
printf("*add_ch_3 = *(&ch - 0x3) = %#x\n\n", *add_ch_3);
printf(" add_ch   = %p\n", add_ch);
printf("*add_ch   = %#x\n", *add_ch);
return 0;
}

再看輸出（除錯模式下）：

從輸出結果中畫出記憶體棧，如下圖：

位址為0xbffff705處的位元組為0x24，其正好是字元 '$' 的ascii，因此程式的第一行列印出了『$』字元。從此處可以看出cpu對記憶體採用小端的讀寫模式。

把 ch 的位址0xffff703轉化成整型位址型別，列印此位址對應的值為 0x572468ef，其中高3個位元組是 in 值的低3個位元組。

標號 ①、②、③處的值為不確定的。

另外在執行main函式的過程中，按照宣告變數的順序把變數壓入棧中（在棧中依次為變數分配儲存空間）。

通過memory dump可以看出：

第一行中24對應的位元組值為'$'。

通過以上分析，所有問題一目了然。

下面通過更簡單的乙個例子獲得cpu對記憶體資料讀寫模式。

**如下:

#include int main(void)
c;    c.a = 1;
if (c.b == 1)
printf("little-endian\n");
else
printf("big-endian\n");
return 0;
}

由於聯合體union的存放順序是所有成員都從低位址開始存放，利用該特性就可以輕鬆地獲得了cpu對記憶體採用little- endian還是big-endian模式讀寫。

透過Bit Field（位欄位）看記憶體

談C 生僻知識點位欄位（bit field）

C C 中的位域 bit field

C struct中的位域 bitfield

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