位域的理解

2024-06-07 16:48
文章标签 理解 位域

本文主要是介绍位域的理解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

struct mybitfields
{
unsigned short a : 4;
unsigned short b : 5;
unsigned short c : 7;
}test;

void main(void) 
{
int i;
test.a=2;
test.b=3;
test.c=0;
i=*((short *)&test);
printf("%d ",i);
}
这个题的为难之处呢,就在于前面定义结构体里面用到的冒号,如果你能理解这个符号的含义,那么问题就很好解决了。这里的冒号相当于分配几位空间,也即在定义结构体的时候,分配的成员a 4位的空间, b 5位,c 7位,一共是16位,正好两个字节。下面画一个简单的示意:
变量名 位数
test 15 14 13 12 11 10 9 |8 7 6 5 4 |3 2 1 0
test.a |0 0 1 0
test.b |0 0 0 1 1 |
test.c 0 0 | |

在执行i=*((short *)&test); 时,取从地址&test开始两个字节(short占两个字节)的内容转化为short型数据,即为0x0032,再转为int型为0x00000032,即50。输出的结果就是50。当然,这里还涉及到字节及位的存储顺序问题,后面再说。
前面定义的结构体被称为位结构体。所谓位结构体,是一种特殊的结构体,在需要按位访问字节或字的一个或多个位时,位结构体比按位操作要更方便一些。

位结构体的定义方式如下:
struct [位结构体名]{
数据类型 变量名:整数常数;
...
}位结构变量;

说明:
1)这里的数据类型只能为int型(包括signed和unsigned);

2)整数常数必须为0~15之间的整数,当该常数为1时,数据类型为unsigned(显然嘛,只有一位,咋表示signed?光一符号?没意义呀);

3)按数据类型变量名:整数常数;方式定义的结构成员称为位结构成员,好像也叫位域,在一个位结构体中,可以同时包含位结构成员及普通的结构成员;

4)位结构成员不能是指针或数据,但结构变量可以是指针或数据;

5)位结构体所占用的位数由各个位结构成员的位数总各决定。如在前面定义的结构体中,一共占用4+5+7=16位,两个字节。另外我们看到,在定义位结构成员时,必须指定数据类型,这个数据类型在位结构体占用多少内存时也起到不少的作用。举个例子:

struct mybitfieldA{
char a:4;
char b:3;
}testA;
struct mybitfieldB{
short a:4;
short b:3;
}testB;

这里,testA占用一个字节,而testB占用两个字节。知道原因了吧。在testA中,是以char来定义位域的,char是一个字节的,因此,位域占用的单位也按字节做单位,也即,如果不满一个字节的话按一个字节算(未定义的位按零处理)。而在testB中,short为两个字节,所以了,不满两个字节的都按两个字节算(未定义位按零处理)
关于位结构体在内存中的存储问题
Kevin's Theory #2: In a C structure that contains bit fields, if field A is defined in front of field B, then field A always occupies a lower bit address than field B. 
说的是,在C结构体中,如果一个位域A在另一个位域B之前定义,那么位域A将存储在比B小的位地址中。
如果一个位域有多个位时,各个位的排列顺序通常是按CPU的端模式(Endianess)来进行的,即在大端模式(big endian)下,高有效位在低位地址,小端模式则相反。
补充说明一个关于位域与普通结构成员一起使用的问题
先看一个例子
struct mybitfield{
char a:4;
char b:3;
char aa;
char c:1;}test;
这种情况下,test应该占几个字节呢?2个(4+3+1=8占一个字节,aa占一个)还是3个(4+3不足补一位,占一个字节,aa占一个字节,c占一个字节)?
写个小程序验证一下:

int main()
{
int i;
test.a = 1;
test.b = 1;
test.aa = 1;
test.c = 1;

i=*((short *)&test);
printf("%d n",i);

return 0;
}


输出结果是273,化为十六进制数0x111,可见是按三个字节来处理了(如果按两个字节处理的话,cba组成一个字节,是10010001(十六进制0x91)再加上aa,那就应该是0x191了)

举这个例子是为了说明一下,定义位域的话,最好是把所以有位域放在一起,这样可以节省空间(如果把c和aa换一下位置,那test就只占两个字节了)。另外也是为了强调一下位结构体的内存分配方式,按定义的先后顺序来分配,而位域(或成员)内的字节顺序则按照CPU的位顺序来进行(一般与CPU的端模式对应)。

这篇关于位域的理解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1039745

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