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解析C语言中位字段内存分配的问题

  • 时间:2022-07-22 19:50 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:解析C语言中位字段内存分配的问题
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)。 [b]例1: [/b] 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。 [b]例2: [/b] 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。 [b]例3: [/b] struct word { char  field1 : 3; char  field2 : 6; char  field3 : 3; }; [b]所有 类型中最长的是 char类型。[/b]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。 [b]其次,[/b]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。 [b]最后,[/b]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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