五十二 对于按位存储的编译器优化

发布时间:2016-12-7 18:40:21 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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#include <stdio.h> int main() { typedef struct { int a:1; int b; }test; test hhe; printf("%d\n",sizeof(hhe)); } // 8个字节 #include <stdio.h> int main() { typedef struct { char a:1 ; char b:3 ; }test; test hhe; printf("%d\n",sizeof(hhe)); } // 1 个字节 #include <stdio.h> int main() { typedef struct { char a:1 ; int     b:3 ; }test; test hhe; printf("%d\n",sizeof(hhe)); } // 4 个字节 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 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 b:5 /*从下一单元开始存放*/ unsigned c:4 } 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。 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 /*无位域名,该2位不能使用*/ int b:3 int c:2 }; 二、位域的使用 下面例子是参加一个公司(白领科技-青岛)的笔试遇到的,当时做错了,为了怕忘了,赶紧写下来。 1 #include <iostream> 2 #include <memory.h> 3 using namespace std; 4 struct A 5 { 6 int a:5; 7 int b:3; 8 }; 9 int main(void) 10 { 11 char str[100] = "0134324324afsadfsdlfjlsdjfl"; 12 struct A d; 13 memcpy(&d, str, sizeof(A)); 14 cout << d.a << endl; 15 cout << d.b << endl; 16 return 0; 17 } 在32位x86机器上输出: $ ./langxun.exe -16 1 解析:在默认情况下,为了方便对结构体内元素的访问和管理,当结构体内的元素长度都小于处理器的位数的时候,便以结构体里面最长的元素为对其单位,即结构体的长度一定是最长的数据元素的整数倍;如果有结构体内存长度大于处理器位数的元素,那么就以处理器的位数为对齐单元。由于是32位处理器,而且结构体中a和b元素类型均为int(也是4个字节),所以结构体的A占用内存为4个字节。 上例程序中定义了位域结构A,两个个位域为a(占用5位),b(占用3位),所以a和b总共占用了结构A一个字节(低位的一个字节)。 当程序运行到14行时,d内存分配情况: 高位 00110100 00110011 00110001 00110000 低位 '4' '3' '1' '0' 其中d.a和d.b占用d低位一个字节(00110000),d.a : 10000, d.b : 001  d.a内存中二进制表示为10000,由于d.a为有符号的整型变量,输出时要对符号位进行扩展,所以结果为-16(二进制为11111111111111111111111111110000)  d.b内存中二进制表示为001,由于d.b为有符号的整型变量,输出时要对符号位进行扩展,所以结果为1(二进制为00000000000000000000000000000001)  三、位域的对齐   如果结构体中含有位域(bit-field),那么VC中准则是:   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(不同位域字段存放在不同的位域类型字节中),Dev-C++和GCC都采取压缩方式;   系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞(padding),然后对变量进行位域操作。

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