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小可尼の博客

Linux后端的技术窝窝

 
 
 

日志

 
 

含位域结构体的sizeof  

2013-12-20 10:54:13|  分类: C语言 |  标签: |举报 |字号 订阅

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出处:http://blog.chinaunix.net/uid-20726927-id-2455478.html

 

使用位域的主要目的是压缩存储,其大致规则为:
1) 如果相邻位域字段的类型相同,且其位宽之和小于类型的sizeof大小,则后面的字段将紧邻前一个字段存储,直到不能容纳为止;
2) 如果相邻位域字段的类型相同,但其位宽之和大于类型的sizeof大小,则后面的字段将从新的存储单元开始,其偏移量为其类型大小的整数倍;
3) 如果相邻的位域字段的类型不同,则各编译器的具体实现有差异,VC6采取不压缩方式,Dev-C++采取压缩方式;
4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩;
5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
测试:
struct test
 {
  char a:1;
  char :2;
  long b:3;
  char c:2;
 };
 test t1;
 int len=sizeof(t1);   //len=12
struct test
 {
  char a:1;
  char :2;
  char b:3;
  long c:2;
 };
 test t1;
 int len=sizeof(t1);   //len=8
struct test
 {
  char a:1;
  char :2;
  char b:3;
  char c:2;
 };
 test t1;
 int len=sizeof(t1);   //len=1
=============================================================================
http://www.cppblog.com/fwxjj/archive/2006/12/18/16572.html
结构体中的位域
位域
  有些信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节, 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时,只有0和1 两种状态,用一位二进位即可。为了节省存储空间,并使处理简便,C语言又提供了一种数据结构,称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域, 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。一、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿,其形式为:
  struct 位域结构名
  { 位域列表 };
  其中位域列表的形式为: 类型说明符 位域名:位域长度
  例如:
struct bs
{
 int a:8;
 int b:2;
 int c:6;
};
  位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明,同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如:
struct bs
{
 int a:8;
 int b:2;
 int c:6;
}data;
  说明data为bs变量,共占两个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明:
  1. 一个位域必须存储在同一个字节中,不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时,应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如:
struct bs
{
 unsigned a:4
 unsigned :0 /*空域*/
 unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
 unsigned c:4
}
  在这个位域定义中,a占第一字节的4位,后4位填0表示不使用,b从第二字节开始,占用4位,c占用4位。
  2. 由于位域不允许跨两个字节,因此位域的长度不能大于一个字节的长度,也就是说不能超过8位二进位。
  3. 位域可以无位域名,这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如:
struct k
{
 int a:1
 int :2 /*该2位不能使用*/
 int b:3
 int c:2
};
  从以上分析可以看出,位域在本质上就是一种结构类型, 不过其成员是按二进位分配的。
  二、位域的使用
  位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为: 位域变量名·位域名 位域允许用各种格式输出。
main(){
 struct bs
 {
  unsigned a:1;
  unsigned b:3;
  unsigned c:4;
 } bit,*PBit;
 bit.a=1;
 bit.b=7;
 bit.c=15;
 printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);
 PBit=&bit;
 PBit->a=0;
 PBit->b&=3;
 PBit->c|=1;
 printf("%d,%d,%d\n",PBit->a,PBit->b,PBit->c);
}
  上例程序中定义了位域结构bs,三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的指针变量PBit。这表示位域也是可以使用指针的。
  程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值。( 应注意赋值不能超过该位域的允许范围)程序第12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量PBit。第14行用指针方式给位域a重新赋值,赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&=", 该行相当于: PBit->b=PBit->b&3位域b中原有值为7,与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为3)。同样,程序第16行中使用了复合位运算"|=", 相当于: PBit->c=PBit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。

 

 

=====================================================

自己实验:

本实验是在ubuntu 12.04的gcc下实验结果:

(一)位域插着非位域的情况

typedef struct hxy{

          unsigned int          a :4;

           char                        b;

           short unsigned int c :4;

}hxy_t;

 

输出:

sizeof(hxy_t)=4

内存分布图如下:

|           |           |                  |                    |                     |                    |                    |                    |

|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11|12|13|14|15|16|17|18|19|20|21|22|23|24|25|26|27|28|29|30|31|32|

|<------>|           |<--------------------------->|<------------->|

    a                                    b                              c

 

 上例中,unsigned int位域字段之间穿插着非位域字段char,(规则中说不进行压缩),但是unbuntu12.04下面的gcc还是进行了压缩,在新第二个字节中开始了一下变量的初始化。而不是第5个字节开始下一变量的初始化

原因是char的8个bit如果接在a后面则一个字节装不下,则新开一个字节开始。

 

(二)位域插着不同种类的位域的情况

typedef struct hxy{

          char          a :3;

           short int    b :4;

           char          c :5;

}hxy_t;

 

输出:

sizeof(hxy_t)=2

内存分布图如下:

|           |           |                  |                    | 

|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11|12|13|14|15|16|

|<--->|<------>|  |<--------------->|

    a        b                    c

 

 上例中,char a :3;位域字段下一个为另一种位域short int b  :4;,在unbuntu12.04下面的gcc进行了压缩,在同一个字节内开始了一下变量的初始化。而不是第2个字节开始下一变量的初始化。

原因是short int b :4的4个bit接在a后面则一个字节装得下,则不用新开一个字节开始。

 

 

 总之,在ubuntu12.04的gcc的情况下,1.位域+位域;2.位域+非位域,这两种情况都是压缩存储的。

 

 

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