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[数据结构与算法]位段【数据结构】


什么是位段?


位段的声明和结构是类似的,有两个不同:
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.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;
};

int main()
{
    printf("%d\n",sizeof(struct A));
    return 0;
}

:2代表需要两个比特位。

:5代表需要五个比特位,但是实际sizeof计算出来的是

我们前面变量后的比特位加起来总共47个比特位,满打满算才8个字节。

位段的内存分配

1. 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
2. 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。
3. 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。

首先我们第一个元素类型是int,那么我们就开辟4个字节

int _a:2;需要两个比特位,那么就占了两个比特位,还剩30个比特位.

int _b:5;需要5个比特位,那个这时剩余的还够,被占用后还剩25个比特位.

int _c:10;需要10个比特位,那么这时剩余的还够,被占用后还剩15个比特位.

int _d:30;需要30个比特位,那么这时剩余的就不够了,这时d的类型是int,那么重新开辟4个字节

所以总共是八个字节。

但是我们还是产生了一个问题:c到d中间还剩15比特位,这15个比特位到底有没有被d占用?

这个问题其实连C语言其实都是没有规定的,完全取决于编译器的问题。

struct S
{
    char a:3;
    char b:4;
    char c:5;
    char d:4;
};

首先第一个类型是char,那么我们就先开辟char类型。

char a:3;? :a需要三个比特位,那么就还剩5个比特位

char b:4;? :b需要四个比特位,这时剩余的还够,那么就还剩下一个比特位

char c:5;? :c需要五个比特位,这时剩余的空间不够了,我们就再开辟一个字节,c占用五个比特位但是之前那一个剩余的比特位到底被占用了没有呢?这个我们还不是太清楚,我们先继续分析。

char d:4; :d需要4个比特位,这时如果之前的那一个比特位被占用,那么我们就不需要再开辟一个字节了。

我们直接用siezof进行测试,如果占用了那么就是两个,没用占用我们就是三个字节

?结果出来了:所以那一个比特位就是浪费了

struct S
{
    char a:3;
    char b:4;
    char c:5;
    char d:4;
};
struct S s = {0};
    s.a = 10;
    s.b = 12;
    s.c = 3;
    s.d = 4;
//空间是如何开辟的?

这个结构体的内存我们之前已经被计算出来是3个字节

首先我们开辟的s是00000000 00000000 00000000

首先s.a = 10;? 10的二进制就是1010,但是我们的a只有三个比特位所以我们就只能存下010,这个时候我们的第一个字节就只剩下前5个比特位。

s.b = 12;? ? 12的比特位就是1100,b的位段是4,正好完全存下,这时第一个字节就是01100010

s.c = 3;? ? ? ?c的位段是5,3的二进制就是011,所以存入第二个字节的00011;但是我们知道还剩下3个比特位

s.d = 4;? ? ? d的位段是4,4的二进制是0100,所以存入内存的就是0100,前面三个比特位已经不够了,所以我们再开辟一个字节。存入0100;所以第三个字节就是00000100

所以,按照我们这样推算,二进制位的储存是:01100010 00000011 00000100

但是我们内存中存储的就是16进制转换位16进制就是:62 03 04

我们来看看内存中是不是这样:

?果然,就是62 03 04


位段的跨平台问题
?

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 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。
3. 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。
4. 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

总结:
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。

?

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加:2022-03-11 22:26:28  更:2022-03-11 22:26:48 
 
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