结构体,位段!

news2024/11/18 18:37:20

目录

1.什么是位段?

别急!在下面第二点我和大家介绍。

2.位段的内存怎么分配?

还有一种情况就是两种类型夹杂在一起的位段 

3.位段的跨平台问题

4.位段能干嘛?(应用)

5.位段的注意事项


1.什么是位段?

1. 位段的成员必须是 int unsigned int signed int ,在C99中位段成员的类型也可以
选择其他类型。
2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。例如如下:
struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct A));
	return 0;
}

 打印出来为8,说明这里有8个字节,上面有4个int 不应该是12个字节吗?

别急!在下面第二点我和大家介绍。

2.位段的内存怎么分配?

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 等类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节( int )或者1个字节( char )的⽅式来开辟的。
3. 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。
struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct A));
	return 0;
}

还是这串代码,首先冒号:后面的数字其实规定的是这个int 变量能占到的二进制位。

一个int 有 4个字节 32个二进制位(比特位)。后面的数字相当于位宽(占的二进制位)

位段相当于本来一个 int 4个字节,但比如_a 你给了它两个比特位那么它就只有两个比特位

位段开辟的空间是根据你的类型开辟的,一个int 4个字节,那就直接开辟4个字节的空间,

但不同的是, 如果你的一个变量位宽不能等于这个类型的二进制位(int有32个)大小时,那后面的变量会根据位宽 与前面 的变量紧紧的存储到一起,就像a b c 三个变量其实占了

2+5+10个二进制位,他们加起来其实是存在了一个2个字节中。但如果加上d 30 就大于了32.这样是存不下的,所以得在开辟4个字节的空间,所以 最终打印出来为4+4=8个字节。中间的2个字节其实是浪费了。下面有个例子可以好好看(我也会给出讲解)

同时记住结构体的大小为最大对齐数的整数倍

struct S
{
 char a:3;
 char b:4;
 char c:5;
 char d:4;
};
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;

 a 的 二进制 0001010

 b 的 二进制 0001100

 c 的 二进制 0000011

 d 的 二进制 0000100

然后根据他们的位段的位宽进行截断 a 截3位,b 4位, c 5位, d 4位。

十六进制的 1位 等于 二进制的4位。最后算出内存中存储的是十六进制的 62 03 04.

还有一种情况就是两种类型夹杂在一起的位段 

struct S
{
	char a : 3;
	int b : 4;
	char c : 4;
	char d : 4;
};

如果位段中间出现不同类型的位段,其实会强制终止前一个位段的内容。

即第一个变量 a 开辟了 1个字节 ,后续的5个二进制位就不要了,重新开辟4个空间给 int b变量。b变量只用了4个二进制位,后续的二进制位也不在被占用而是直接跳过后面的所有二进制位,给 char c 变量开辟新的 一个字节空间。因为 c + d = 8,所以它们公用一个字节。

3.位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是⽆符号数是不确定的。
2. 位段中最⼤位的数⽬不能确定。(16位机器最⼤16,32位机器最⼤32,写成27,在16位机器会 出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当⼀个结构包含两个位段,第⼆个位段成员⽐较⼤,⽆法容纳于第⼀个位段剩余的位时,是舍弃剩余的位还是利⽤,这是不确定的
总结:
跟结构相⽐,位段可以达到同样的效果,并且可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。

4.位段能干嘛?(应用)

下图是⽹络协议中,IP数据报的格式,我们可以看到其中很多的属性只需要⼏个bit位就能描述,这⾥ 使⽤位段,能够实现想要的效果,也节省了空间,这样⽹络传输的数据报⼤⼩也会较⼩⼀些,对⽹络 的畅通是有帮助的。

 

5.位段的注意事项

因为位段他的部分不是一个一个字节存放,所以位段存放的数据不能用字节的方法来更改。 

所以不能对位段的成员使⽤&操作符,这样就不能使⽤scanf直接给位段的成员输⼊值,只能是先输⼊ 放在⼀个变量中,然后赋值给位段的成员。
不能直接更改位段变量的数据,只能间接更改
struct A
{
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};
int main()
{
	struct A sa = { 0 };
	scanf("%d", &sa._b);//这是错误的

	//正确的⽰范
	int b = 0;
	scanf("%d", &b);
	sa._b = b;
	return 0;
}

 

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