解析C語言中位字段內(nèi)存分配的問題
C語言的位字段是個(gè)比較有意思的特性。它的目的是在一個(gè)機(jī)器字中保存多個(gè)對(duì)象(每個(gè)對(duì)象占據(jù)若干bit),從而節(jié)省內(nèi)存資源,同時(shí)又避免復(fù)雜的位運(yùn)算。在此不再討論位字段的具體語法,下面將研究位字段的存儲(chǔ)特性。
先說含有多個(gè)字段(field)的字(word)所占空間的規(guī)律——含有多個(gè)字段的字的大小是所有字段的類型中的最長的那個(gè)的倍數(shù)。但要確定究竟是最長類型的幾倍則比較復(fù)雜,這要看是否需要考慮類型對(duì)齊問題(即一個(gè)字段能否跨越兩個(gè)最長類型)。
例1:
struct word {
char field1 : 1;
char field2 : 2;
int field3 : 4;
};
前兩個(gè)字段都是char類型,第三個(gè)是int類型,所有類型中最長的是int類型。所以字的大小是int類型長度(即4字節(jié))的倍數(shù)。而size of word的結(jié)果是4字節(jié)(即int的1倍),這是因?yàn)閣ord的三個(gè)字段總共7位(1+2+4),小于int的32位,且不需 考慮類型對(duì)齊問題。
例2:
struct word {
char field1 : 1;
char field2 : 2;
int field3 : 30;
};
與上例一樣, 所有 類型中最長的是 int類型。所以字的大小是int類型長度(即4字節(jié))的倍數(shù)。而size of word的結(jié)果是8字節(jié)(即int的2倍),這是因?yàn)閣ord的三個(gè)字段總共33位(1+2+30),需要兩個(gè)int的64位才能裝下, 且不需 考慮類型對(duì)齊問題。
例3:
struct word {
char field1 : 3;
char field2 : 6;
char field3 : 3;
};
所有 類型中最長的是 char類型。所以字的大小是char類型長度(即1字節(jié))的倍數(shù)。在linux下size of word的結(jié)果是3字節(jié)(即char的3倍)。如果只考慮word的三個(gè)字段總共12位(3+6+3),需要兩個(gè)char的16位即能裝下,但是在linux的gcc實(shí)現(xiàn)下,第二個(gè)字段不能跨越兩個(gè)char(為了對(duì)齊),所以三個(gè)字段各占一個(gè)字節(jié)。共3字節(jié)。但 一個(gè)字段能否跨越兩個(gè)最長類型是由具體的實(shí)現(xiàn)決定的。
其次,我們討論word內(nèi)各個(gè)field的存儲(chǔ),這個(gè)和具體的實(shí)現(xiàn)有關(guān)。有的是從左向右分配的,有的是從右向左分配的。這個(gè)沒有規(guī)律可言。
最后,對(duì)word中的field不能進(jìn)行取地址操作,這是因?yàn)橹羔樞枰獙?duì)齊。但可以對(duì)word進(jìn)行取地址操作。
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