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解析C语言中位字段内存分配的问题

运维开发网 https://www.qedev.com 2020-02-11 14:50 出处:网络 作者: 网络整理
本篇文章是对C语言中位字段内存分配的问题进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下

C语言的位字段是个比较有意思的特性。它的目的是在一个机器字中保存多个对象(每个对象占据若干bit),从而节省内存资源,同时又避免复杂的位运算。在此不再讨论位字段的具体语法,下面将研究位字段的存储特性。

先说含有多个字段(field)的字(word)所占空间的规律——含有多个字段的字的大小是所有字段的类型中的最长的那个的倍数。但要确定究竟是最长类型的几倍则比较复杂,这要看是否需要考虑类型对齐问题(即一个字段能否跨越两个最长类型)。

例1:

struct word {

char  field1 : 1;

char  field2 : 2;

int     field3 : 4;

};

前两个字段都是char类型,第三个是int类型,所有类型中最长的是int类型。所以字的大小是int类型长度(即4字节)的倍数。而size of word的结果是4字节(即int的1倍),这是因为word的三个字段总共7位(1+2+4),小于int的32位,且不需 考虑类型对齐问题。

例2:

struct word {

char  field1 : 1;

char  field2 : 2;

int     field3 : 30;

};

与上例一样, 所有 类型中最长的是 int类型。所以字的大小是int类型长度(即4字节)的倍数。而size of word的结果是8字节(即int的2倍),这是因为word的三个字段总共33位(1+2+30),需要两个int的64位才能装下, 且不需 考虑类型对齐问题。

例3:

struct word {

char  field1 : 3;

char  field2 : 6;

char  field3 : 3;

};

所有 类型中最长的是 char类型。所以字的大小是char类型长度(即1字节)的倍数。在Linux下size of word的结果是3字节(即char的3倍)。如果只考虑word的三个字段总共12位(3+6+3),需要两个char的16位即能装下,但是在Linux的gcc实现下,第二个字段不能跨越两个char(为了对齐),所以三个字段各占一个字节。共3字节。但 一个字段能否跨越两个最长类型是由具体的实现决定的。

其次,我们讨论word内各个field的存储,这个和具体的实现有关。有的是从左向右分配的,有的是从右向左分配的。这个没有规律可言。

最后,对word中的field不能进行取地址操作,这是因为指针需要对齐。但可以对word进行取地址操作。

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