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寫出下列程序在X86上的運行結果。
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);
}
這個題的為難之處呢,就在于前面定義結構體里面用到的冒號,如果你能理解這個符號的含義,那么問題就很好解決了。這里的冒號相當于分配幾位空間,也即在定義結構體的時候,分配的成員a4位的空間, b 5位,c 7位,一共是16位,正好兩個字節。下面畫一個簡單的示意:
變量名 位數
test 15 14 13 12 11 10 9 |8 7 6 5 4 |3 21 0
test.a||00 1 0
test.b|00 0 1 1 |
test.c 0 0 0 0 00 0 ||
在執行i=*((short *)&test);時,取從地址&test開始兩個字節(short占兩個字節)的內容轉化為short型數據,即為0x0032,再轉為int型為0x00000032,即50。輸出的結果就是50。當然,這里還涉及到字節及位的存儲順序問題,后面再說。
前面定義的結構體被稱為位結構體。所謂位結構體,是一種特殊的結構體,在需要按位訪問字節或字的一個或多個位時,位結構體比按位操作要更方便一些。
位結構體的定義方式如下:
struct [位結構體名]{
數據類型 變量名:整數常數;
...
}位結構變量;
說明:
1)這里的數據類型只能為int型(包括signed和unsigned);
2)整數常數必須為0~15之間的整數,當該常數為1時,數據類型為unsigned(顯然嘛,只有一位,咋表示signed?光一符號?沒意義呀);
3)按數據類型變量名:整數常數;方式定義的結構成員稱為位結構成員,好像也叫位域,在一個位結構體中,可以同時包含位結構成員及普通的結構成員;
4)位結構成員不能是指針或數據,但結構變量可以是指針或數據;
5)位結構體所占用的位數由各個位結構成員的位數總各決定。如在前面定義的結構體中,一共占用4+5+7=16位,兩個字節。另外我們看到,在定義位結構成員時,必須指定數據類型,這個數據類型在位結構體占用多少內存時也起到不少的作用。舉個例子:
struct mybitfieldA{
char a:4;
char b:3;
}testA;
struct mybitfieldB{
short a:4;
short b:3;
}testB;
這里,testA占用一個字節,而testB占用兩個字節。知道原因了吧。在testA中,是以char來定義位域的,char是一個字節的,因此,位域占用的單位也按字節做單位,也即,如果不滿一個字節的話按一個字節算(未定義的位按零處理)。而在testB中,short為兩個字節,所以了,不滿兩個字節的都按兩個字節算(未定義位按零處理)
關于位結構體在內存中的存儲問題
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 alwaysoccupies a lower bit address than field B.
說的是,在C結構體中,如果一個位域A在另一個位域B之前定義,那么位域A將存儲在比B小的位地址中。
如果一個位域有多個位時,各個位的排列順序通常是按CPU的端模式(Endianess)來進行的,即在大端模式(bigendian)下,高有效位在低位地址,小端模式則相反。
補充說明一個關于位域與普通結構成員一起使用的問題
先看一個例子
struct mybitfield{
char a:4;
char b:3;
char aa;
char c:1;}test;
這種情況下,test應該占幾個字節呢?2個(4+3+1=8占一個字節,aa占一個)還是3個(4+3不足補一位,占一個字節,aa占一個字節,c占一個字節)?
寫個小程序驗證一下:
int main(int argc, char* argv[])
{
int i;
test.a = 1;
test.b = 1;
test.aa = 1;
test.c = 1;
i=*((short*)&test);
printf("%d \n",i);
return 0;
}
輸出結果是273,化為十六進制數0x111,可見是按三個字節來處理了(如果按兩個字節處理的話,cba組成一個字節,是10010001(十六進制0x91)再加上aa,那就應該是0x191了)
舉這個例子是為了說明一下,定義位域的話,最好是把所以有位域放在一起,這樣可以節省空間(如果把c和aa換一下位置,那test就只占兩個字節了)。另外也是為了強調一下位結構體的內存分配方式,按定義的先后順序來分配,而位域(或成員)內的字節順序則按照CPU的位順序來進行(一般與CPU的端模式對應)。
本來想再整理一下關于冒號操作符的用法,寫得夠亂的了,就不再添亂了。改天重新整理吧。
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