本章重点
上一篇文章我详细介绍了第一种自定义类型--结构体。本章节我们认识一下另外一种自定义类型--
位段。因为讲解位段时需要用到一点结构体的知识,所以我直接把链接放到这里可按需直接跳转:
结构体&内存对齐http://t.csdn.cn/mUXIXOK,进入正题,我们一起来学习如何用结构体实现位段。
什么是位段?
位段的声明与结构是类似的,但是有两个不同:
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 等整型家族。2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字
struct S { int a; int b; int c; int d; };
struct A { int a : 2; int b : 5; int c : 10; int d : 30; };
位段的样子看起来奇奇怪怪的,那个冒号和后面的数字是什么意思呢?
位段位段,它名字里的“位”就是二进制位。
冒号和后面的数字其实是它的成员变量在告诉编译器:
成员a:我只需要2个比特的空间足以!
成员b:请给我分配5个比特的空间吧!
成员c:给我来10个!
成员d:我需要的空间大,给我来40个比特的空间吧!
每个成员都得到了自己想要的大小的空间,那么位段A的总大小是多少呢?
我们用sizeof来计算一下:
#include<stdio.h> int main() { printf("结构体S的大小为: %d字节\n", sizeof(struct S)); printf("位段A的大小为: %d字节\n", sizeof(struct A)); return 0; }
结果如下:
学完上一章之后,我们很轻松的计算出结构体S的大小4*4=16字节与结果一致。
再看位段,把成员们所需要的空间大小加起来2+5+10+30=47比特。
已知1字节=8比特。换算一下位段A的总大小应该是6字节就够了,可结果却是8字节。
那我们就不得不研究一下位段是如何进行内存分配的。
位段的内存分配
1. 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; };
这是一个成员是char类型的位段:
struct S { char a : 3; char b : 4; char c : 5; char d : 4; };
现在假定义一个位段的变量并进行初始化:
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;
其在vs2013环境下是这样进行存储数据的:
说明:数据是以二进制的方式进行存储的。
再次强调:以上的存储形式仅仅是vs2013环境下的,每种不同的编译器在不同的环境下都有自己存储的方式 。
正因为如此,位段的使用被种种原因所限制。下面就看看位段的跨平台问题。
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。说明:例如一个整型存储的时候,它的最高位是有符号位还是无符号位是有明确的规定的,而位段标准并没有规定。有的平台会当作有符号数处理,有的反之。
2. 位段中最大位的数目不能确定。说明: 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。说明:例如:![]()
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。说明:例如这种情况:![]()
总结:
位段的应用
位段的有点就是可以根据自己需求来开辟一定大小的空间,在一定程度上做到了节省空间。
假设有这样的场景:
现在需要存储一个零件的规格:
长、宽、高、颜色、生产日期、价格
如果用结构体的话,即使全部用char类型来表示,也需要5个字节的空间。
但是用位段的话,某些数据,有可能用2个比特位就足够描述所有的情况。
这样有很好的避免了非必要的空间浪费。
总而言之,灵活的使用位段,能使我们的程序得到优化。
本章完!