不常见的知识-位段

芒果在努力
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大家好,我是芒果,一名非科班的在校大学生。对C/C++、数据结构、Linux及MySql、算法等领域感兴趣,喜欢将所学知识写成博客记录下来。 希望该文章对你有所帮助！如果有错误请大佬们指正！共同学习交流

作者简介:

位段

什么是位段

位段的声明和结构是类似的，但是有两点不相同

  • 1.位段的成员必须是int unsigned int（size_t），signed int,char （即为整形家族的类型）

  • 2. 位段的成员名后面有一个冒号和一个数字（表示占多少比特位）

如：

struct A
{
    int a:2;
    int b:5;
    int c:10;
    int d:30;
};
//此时A就是一个位段类型
int main()
{
    printf("%d\n",sizeof(struct A));//8
}

为什么位段类型A的大小为8？

位段的位：二进制位

2+5+10+30 = 47bit ->6byte即可保存，为什么要8byte呢？

我们要知道位段的内存分配！

image-20220310222700851

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
    1. 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。
    1. 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。

int类型一次开辟4个字节，不够保存下一个成员则再开4个字节，char类型一次开辟1个字节，不够保存下一个成员则再开辟1个字节

所以上述：

struct A
{
    int a:2;
    int b:5;
    int c:10;
    int d:30;
};

image-20220310222712863

举例子：

struct S
{
    char a:3;
    char b:4;
    char c:5;
    char d:4;
}；
int main()
{
    struct S s= {0};
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
    return 0;
}
//空间是如何开辟的？

假设从左到右使用空间，剩下的空间不够保存下一个成员，则再开辟下一个空间

image-20220310222726579

image-20220310222801430

此时对应的16进制位：620304

image-20220310222811675

验证：

初始化：

image-20220310222838076

s只占3个字节

赋值后：

image-20220310222847721

对应16进制结果确实为 ：620304

VS下位段内存空间存放规则：

  • 从右边向左边使用空间，但如果左边空间不够保存下一个成员，则再开辟下一个空间，原来的空间浪费掉
位段不可以使用offsetof()计算位段成员与起始位置的偏移量

位段的跨平台性

  • 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16，2位机器最大32)
struct A
{
  int a :2;
  int b:5;
  int c :30; 	//err
};
//16位机器， int占2个字节-16位  
//c要占位30 > 16，错误
  • 位段中的成员在内存中从左向右分配还是从右向左分配尚未定义
  • 当一个结构包含两个位段，第二个位段成员所占位比较大，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，是不确定的

总结：

跟结构体相比，位段同样达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是又跨平台问题

位段的应用

image-20220310222923493

枚举比结构体更节省空间

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