【C/C++开发】关于位域操作
几篇较全面的位域相关的文章:
http://www.uplook.cn/blog/9/93362/
本文主要对位域相关知识进行了一下梳理,参考如下:
C/C++中以一定区域内的位(bit)为单位来表示的数据成为位域,位域必须指明具体的数目。
位域的作用主要是节省内存资源,使数据结构更紧凑。
1. 一个位域必须存储在同一个字节中,不能跨两个字节,故位域的长度不能大于一个字节的长度。
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 BitField
{
unsigned int a:4; //占用4个二进制位;
unsigned int :0; //空位域,自动置0;
unsigned int b:4; //占用4个二进制位,从下一个存储单元开始存放;
unsigned int c:4; //占用4个二进制位;
unsigned int d:5; //占用5个二进制位,剩余的4个bit不够存储4个bit的数据,从下一个存储单元开始存放;
unsigned int :0; //空位域,自动置0;
unsigned int e:4; //占用4个二进制位,从这个存储单元开始存放;
};

2. 取地址操作符&不能应用在位域字段上;
3. 位域字段不能是类的静态成员;
4. 位域字段在内存中的位置是按照从低位向高位的顺序放置的;

struct BitField
{
unsigned char a:2; //最低位;
unsigned char b:3;
unsigned char c:3; //最高位;
};
union Union
{
struct BitField bf;
unsigned int n;
};
union Union ubf;
ubf.n = 0; //初始化;
ubf.bf.a = 0; //二进制为: 000
ubf.bf.b = 0; //二进制为: 000
ubf.bf.c = 1; //二进制为: 001
printf("ubf.bf.n = %u\n", ubf.n);

位域中的位域字段按照从低位向高位顺序方式的顺序来看,那么,a、b、c这三个位域字段在内存中的放置情况是:
最高位是c:001,中间位是b:000,最低位是a:000;所以,这个位域结构中的8二进制内容就是: 00100000,总共8个位,其十进制格式就是32;
实际上打印出来的ubf.n值就是32;
ubf.n = 100; //二进制为: 01100100
printf("ubf.bf.a = %d, ubf.bf.b = %d, ubf.bf.c = %d\n", ubf.bf.a, ubf.bf.b, ubf.bf.c);
此时,对于位域ubf.bf来说,其位于字段仍然按照从低位向高位顺序方式的顺序放置,则,最高位是c:011,中间位是b:001,最低位是a:00;
所以,ubf.bf.a = 0; ubf.bf.b = 1; ubf.bf.c = 3;
实际上打印出来的结果也的确如此;不够存储下一个位域的4位,故设为空位域,不使用,自动置0;e从第四个字节处开始存放,占用4位;
5. 位域的对齐
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.如果相邻的两个位域字段的类型不同,则各个编译器的具体实现有差异,VC6采取不压缩方式,GCC和Dev-C++都采用压缩方式;
4. 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
5. 如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩;(不针对所有的编译器)

struct BFA
{
unsigned char a:2;
unsigned char b:3;
unsigned char c:3;
};
struct BFB
{
unsigned char a:2;
unsigned char b:3;
unsigned char c:3;
unsigned int d:4; //多出来这个位域字段;
};

sizeof(BFA)=1, sizeof(BFB)=8;
这也说明了第三点中"相邻两个位于字段类型不相同时,VC6采取不压缩的方式"
6. 当要把某个成员说明成位域时,其类型只能是int,unsigned int与signed int三者之一(说明:int类型通常代表特定机器中整数的自然长度。short类型通常为16位,long类型通常为32位,int类型可以为16位或32位.各编译器可以根据硬件特性自主选择合适的类型长度.见The C Programming Language中文 P32)。
尽管使用位域可以节省内存空间,但却增加了处理时间,在为当访问各个位域成员时需要把位域从它所在的字中分解出来或反过来把一值压缩存到位域所在的字位中.

#include <iostream>
#include <memory.h>
using namespace std;
struct A
{
int a:5;
int b:3;
};
int main(void)
{
char str[100] = "0134324324afsadfsdlfjlsdjfl";
struct A d;
memcpy(&d, str, sizeof(A));
cout << d.a << endl;
cout << d.b << endl;
return 0;
}

在32位x86机器上输出:
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
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)
另一个例子,来自http://blog.chinaunix.net/uid-28697486-id-3511598.htm

#include "stdio.h" void main(int argn ,char *argv)
{
struct test {
unsigned a:10;
unsigned b:10;
unsigned c:6;
unsigned :2;//this two bytes can't use
unsigned d:4;
}data,*pData;
data.a=0x177;
data.b=0x111;
data.c=0x7;
data.d=0x8; pData=&data;
printf("data.a=%x data.b= %x data.c=%x data.d=%xn",pData->a,pData->b,pData->c,pData->d);//位域可以使用指针 printf("sizeof(data)=%dn",sizeof(data)); //4 bytes ,最常用的情况 struct testLen{
char a:5;
char b:5;
char c:5;
char d:5;
char e:5;
}len; printf("sizeof(len)=%dn",sizeof(len)); //5bytes 规则2 struct testLen1{
char a:5;
char b:2;
char d:3;
char c:2;
char e:7;
}len1;
printf("sizeof(len1) =%dn",sizeof(len1)); //3bytes 规则1 struct testLen2{
char a:2;
char :3;
char b:7;
long d:20; //4bytes
char e:4;
}len2;
printf("sizeof(len2)=%dn",sizeof(len2)); //12 规则3,4,5,总长为4的整数倍,2+3 占1byte,b占1bye 由于与long对其,2+3+7 占4字节,后面 d 与 e进行了优化 占一个4字节 struct testLen3{
char a:2;
char :3;
char b:7;
long d:30;
char e:4;
}len3;
printf("sizeof(len3)=%dn",sizeof(len3));//12 规则3,4,5,总长为4的整数倍,2+3 占1byte,b占1bye 由于与long对其,2+3+7 占4字节,后面 d占一个4字节,为了保证与long对其e独占一个4字节
}

另:C++标准库提供了一个bitset 类模板,它可以辅助操纵位的集合。在可能的情况下应尽可能使用它来取代位域。
【C/C++开发】关于位域操作的更多相关文章
- Android应用程序开发之图片操作(一)——Bitmap,surfaceview,imageview,Canvas
Android应用程序开发之图片操作(一)——Bitmap,surfaceview,imageview,Canvas 1,Bitmap对象的获取 首先说一下Bitmap,Bitmap是Androi ...
- windows phone 8.1开发SQlite数据库操作详解
原文出自:http://www.bcmeng.com/windows-phone-sqlite1/ 本文小梦将和大家分享WP8.1中SQlite数据库的基本操作:(最后有整个示例的源码)(希望能通过本 ...
- loadrunner 脚本开发-文件读写操作
脚本开发-文件读写操作 by:授客 QQ:1033553122 函数说明 函数原型: size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t co ...
- 用union 和 struct 位域操作
很久没有用C 语言中的 union 和 struct 位域操作了. 最近用了一下(当然,我承认是从stackoverflow 上抄的) 需求是这样的,已知一个 LPARAM 整数 3866625 ,求 ...
- Android应用程序开发之图片操作(二)——工程图片资源的加载及OOM的处理
(一)工程图片资源的加载方法 在Android应用程序开发之图片操作(一)中,详细说明了如何操作各种资源图片,只是有的没有附上示例代码,在此,我将针对项目工程中的图片资源的显示加载进行说明.官方说明, ...
- C#开发可以可视化操作的windows服务
使用C#开发自定义windows服务是一件十分简单的事.那么什么时候,我们需要自己开发windows服务呢,就是当我们需要计算机定期或者一 直执行我们开发的某些程序的时候.我经常看到许多人开发的win ...
- [ 转]Android快速开发–使用ORMLite操作数据库
OrmLite是一个数据库操作辅助的开源框架,主要面向Java语言.在Android面向数据库开发中,是一个比较流行的开源框架,方便操作而且功能强大,今天来学习一下,最近的项目中也有所涉及,写个博客来 ...
- C开发 中原子性操作 , 除了快什么都不剩下了
题外话 今天,听歌曲听到一首缅怀迈克尔·杰克逊的歌曲 如下: http://music.163.com/#/song?id=1696048 Breaking News 每次听迈克尔 音乐,特别有战斗 ...
- 【C#】开发可以可视化操作的windows服务
使用C#开发自定义windows服务是一件十分简单的事.那么什么时候,我们需要自己开发windows服务呢,就是当我们需要计算机定期或者一直执行我们开发的某些程序的时候.这里我以一个WCF的监听服务为 ...
随机推荐
- React组件属性/方法/库属性
1. propTypes 用于进行props的类型检查:来自于prop-types库. // V15.5之后 import PropTypes from 'prop-types'; 该方法适用于函数组 ...
- Linux 理解Linux的memory overcommit 与 OOM Killer
Memory Overcommit的意思是操作系统承诺给进程的内存大小超过了实际可用的内存.一个保守的操作系统不会允许memory overcommit,有多少就分配多少,再申请就没有了,这其实有些浪 ...
- Jquery Datepicker DateTimepicker
1.Datepicker http://jqueryui.com/datepicker/ 2.DateTimepicker jquery-ui-timepicker-addon.js http://w ...
- margin:auto你真的理解么
含义 margin:auto是具有强烈计算意味的关键字,用来计算元素对应方向应该获得的剩余空间大小 填充规则 (1) 如果一侧定值,一侧auto,则auto为剩余空间大小 (2) 如果两侧均是auto ...
- pandas记录
pandas的map方法使用 import pandas as pd import numpy as np data = pd.DataFrame(np.random.randint(0, 10, ( ...
- django项目部署上线 nginx + uwsgi
一.安装python3 安装步骤:https://www.cnblogs.com/zhangqigao/p/11661875.html 二.修改django中的配置文件 修改settings.py ( ...
- python 字典元素操作
#字典创建>>> dict2 = { 'abc': 123, 98.6: 37 }>>> dict2[98.6]37>>> dict2[" ...
- BaggingClassifier
写在前面 Ensemble methods 组合模型的方式大致为四个:/bagging / boosting / voting / stacking ,此文主要简单叙述 bagging算法. 算法 ...
- [IMX6DL] CPU频率调节模式以及降频方法
本文转自http://blog.csdn.net/kris_fei/article/details/51822435 Kernel branch: 3.0.35 CPU的频率调节模式:1. Perfo ...
- Vue 缓存当前页面keep-alive
需求: 产品经理在列表页(几千个数据,n个page)点击某一项进去到详情页后,再返回到列表页发现页面回到了第一页,找不到之前的查看的是哪一条了,为了方便咋公司产品经理,返回列表页时需要记住之前的pag ...