本节重点内容:
- 什么是位段
- 位段的内存分配
- 位段的跨平台问题
- 位段的应用
⚡什么是位段
位段的声明和结构是非常类似的,但是有两个不同:
- 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
- 位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
struct A
{
int _a:2;
int _b:5;
int _c:10;
int _d:30;
};
上图代码 A就是一个位段类型。那位段A的大小是多少?我们继续来测试一下:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
struct A
{
int _a : 2;
int _b : 5;
int _c : 10;
int _d : 30;
};
int main()
{
printf("%d\n", sizeof(struct A));
return 0;
}
代码运行结果如下:
这可能与大家预期的16有一些差距,那么想要真正理解位段,我们就必须来学习一下位段在内存中的分配规律。
⚡位段的内存分配
- 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。
- 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。
- 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。
举个例子:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
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;
}
在VS环境下s的位段在内存中的分配情况通过调试可得:
思维图解:
⚡位段的跨平台问题
- int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
- 位段中最大位的数目不能确定。(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。
- 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。
- 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。
因此可以小结:跟结构相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。
⚡位段的应用
数据传输的格式封装:
要是将数据包的每个部分都用int,甚至是char都造成了非常大的空间浪费。因此这里我们可以通过位段来节省空间,让每个部分都占据尽可能小的空间,从而使整个数据包的大小变小。
将网络想象成一个数据的高速公路,如果数据都较大,即便是一个较小的数据包再快,它也无法越过比它大的在它前的数据包,只能按照顺序一个一个进行传输。如果能够使得数据包能够尽可能地缩小,那么整个网络上单位时间内传输的数据就会更多,速度也会相应的加快,变小意味着变快。
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