C 位域
如果程序的结构中包含多个开关量,只有 TRUE/FALSE 变量,如下:
struct { unsigned int widthValidated; unsigned int heightValidated; } status;
这种结构需要 8 字节的内存空间,但在实际上,在每个变量中,我们只存储 0 或 1。在这种情况下,C 语言提供了一种更好的利用内存空间的方式。如果您在结构内使用这样的变量,您可以定义变量的宽度来告诉编译器,您将只使用这些字节。例如,上面的结构可以重写成:
struct { unsigned int widthValidated : 1; unsigned int heightValidated : 1; } status;
现在,上面的结构中,status 变量将占用 4 个字节的内存空间,但是只有 2 位被用来存储值。如果您用了 32 个变量,每一个变量宽度为 1 位,那么 status 结构将使用 4 个字节,但只要您再多用一个变量,如果使用了 33 个变量,那么它将分配内存的下一段来存储第 33 个变量,这个时候就开始使用 8 个字节。让我们看看下面的实例来理解这个概念:
实例
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
Memory size occupied by status1 : 8 Memory size occupied by status2 : 4
位域声明
在结构内声明位域的形式如下:
struct { type [member_name] : width ; };
下面是有关位域中变量元素的描述:
元素 | 描述 |
---|---|
type | 只能为 int(整型),unsigned int(无符号整型),signed int(有符号整型) 三种类型,决定了如何解释位域的值。 |
member_name | 位域的名称。 |
width | 位域中位的数量。宽度必须小于或等于指定类型的位宽度。 |
带有预定义宽度的变量被称为位域。位域可以存储多于 1 位的数,例如,需要一个变量来存储从 0 到 7 的值,您可以定义一个宽度为 3 位的位域,如下:
struct { unsigned int age : 3; } Age;
上面的结构定义指示 C 编译器,age 变量将只使用 3 位来存储这个值,如果您试图使用超过 3 位,则无法完成。让我们来看下面的实例:
实例
当上面的代码被编译时,它会带有警告,当上面的代码被执行时,它会产生下列结果:
Sizeof( Age ) : 4 Age.age : 4 Age.age : 7 Age.age : 0
petter
don***anriluo@sohu.com
文中例子解析:
如果超出范围,则直接丢掉了,存不进去。
petter
don***anriluo@sohu.com
karma
119***7665@qq.com
结构体内存分配原则
原则一:结构体中元素按照定义顺序存放到内存中,但并不是紧密排列。从结构体存储的首地址开始 ,每一个元素存入内存中时,它都会认为内存是以自己的宽度来划分空间的,因此元素存放的位置一定会在自己大小的整数倍上开始。
原则二: 在原则一的基础上,检查计算出的存储单元是否为所有元素中最宽的元素长度的整数倍。若是,则结束;否则,将其补齐为它的整数倍。
测试实例:
输出:
解析
T1: 若从第 0 个字节开始分配内存,则 T1.x 存入第 0 字节,T1.y 占 4 个字节,由于第一的 4 字节已有数据,所以 T1.y 存入第 4-7 个字节,T1.z 占 8 个字节,由于第一个 8 字节已有数据,所以 T1.z 存入 8-15 个字节。共占有 16 个字节。
T2: 若从第 0 个字节开始分配内存,则 T1.x 存入第 0 字节,T1.z 占 8 个字节,由于第一的 8 字节已有数据,所以 T1.z 存入第 8-15 个字节,T1.y 占 4 个字节,由于前四个 4 字节已有数据,所以 T1.z 存入 16-19 个字节。共占有 20 个字节。此时所占字节不是最宽元素(double 长度为 8)的整数倍,因此将其补齐到 8 的整数倍,最终结果为 24。
karma
119***7665@qq.com
xkl
923***865@qq.com
补充楼上 @karma,位域的内存大小测试
输出结果为:
由输出,可以验证以下结论:
(1)结构体内存分配原则:
(2)定义位域时,各个成员的类型最好保持一致,比如都用char,或都用int,不要混合使用,这样才能达到节省内存空间的目的。
xkl
923***865@qq.com
木子李
Li1***052573@163.com
超出范围并不是直接丢弃,而是保留对应的 3 位的值。
比如 8 是 00001000,按照位域,对应 3 位的值是 000,所以打印结果是 0;
但是 9 是 00001001,按照位域,对应 3 位的值是 001,所以打印结果是 1;
同理 10 是 00001010,按照位域,对应 3 位的值是 010,所以打印结果是 2;
木子李
Li1***052573@163.com