C语言——位段

news2024/11/20 19:29:03

文章目录

- 思维导图：
- 一. 什么是位段
- 二.位段的内存分配
- 三.位段的跨平台问题
- 四.位段的应用
- 结语:

思维导图：

在这里插入图片描述

一. 什么是位段

位段的声明和结构体类似，但是有2个不同：

位段的成员必须是int、unsigned int 或 signed int(在很多平台上char类型也没问题)。
位段的成员名后边有一个冒号和数字。

比如:

struct A
{
	//成员名：数字
	int _a : 2;
	int _b : 5;
	int _c : 10;
	int _d : 30;
};

那么冒号后面的数字代表的是什么意思呢？
在这里插入图片描述
我们发现，通过操作符sizeof求的这个位段式结构体是8个字节，我们明明放的是4个整型，应该是16个字节，那为什么是8呢？

其实是位段中的位，表示的二进制位。
注意，这里的位不能超过类型的位数。
比如int占32个比特位，那么后面的位数就不能超过32。

struct A
{
	//成员名：数字
	int _a : 2; //2表示a占2个二进制位
	int _b : 5; //5表示b占5个二进制位
	int _c : 10; //10表示c占10个二进制位
	int _d : 30; //30表示d占30个二进制位
};

实际上在外面定义结构体类型的时候，结构体类型里面的成员，有一些取值是十分有限的，并不需要太大的空间，可能只有2bit或者3bit，但如果定义成char类型或者int类型，直接分配了32bit，那这样就会造成空间的浪费。

位段的作用和结构体一样，但比结构体会更节省空间。

二.位段的内存分配

既然位段比结构体更节省空间，那么是不是以后就一直用位段就可以了呢？凡事没有绝对，有好就会有坏。

位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char （属于整形家族）类型。
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。
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。

我们还是已上面的那段代码为例：
在这里插入图片描述
那么第一次开辟空间剩余15个比特位到底有没有被利用呢？这个其实C语言标准本身并没有定义，这是取决于编译器的，现在以VS2022为例，来验证位段的内存开辟和使用。

通过调试，我们发现在VS2022中，不足的空间，就会重新开辟，不会再利用。

三.位段的跨平台问题

int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
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。
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。
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：