位域操做

看runtime源碼時，看到以下聲明變量的，變量後分號前加冒號和數字": 數字"即爲位域操做。

uintptr_t indexed           : 1;

 

1個字節包含8位，有些變量保存的數據不須要佔用這麼長的空間（好比bool類型，只有兩個狀態true和false, 1位就能夠搞定，剩下的7位就浪費了），這就催生了「位域」結構，位域將1個字節劃分紅不一樣的區域，每一個區域都有個位域名（能夠理解爲變量名，上邊的代碼中位域名爲indexed），程序員能夠代碼經過位域名訪問其中的數據。

 

一. 聲明

類型說明符 位域名:位域長度;

 

位域結構體，我理解是一種特殊的結構體，其成員變量都是位域，聲明以下

 

struct 位域結構名 {

　　類型說明符 位域名:位域長度;

　　類型說明符 位域名:位域長度;

　　類型說明符 位域名:位域長度;
　　...

　　類型說明符 位域名:位域長度;

};

  

二. 基本原則

1. 位域變量的長度不能大於其類型的長度(sizeof(類型) * 8)

變量char has_assoc的類型位char 1字節 8位，小於定義的10，因此編譯器警告

 

2.  不能用於位域字段的操做：取地址操做符&，取偏移量操做

位域是若干位空間，是沒有地址的

 

 

3. 位域能夠是無名位域，無名位域只能用做填充或調整位置，不能使用。以下圖結構體S007的最後一個變量就是無名位域，沒法使用

 

4. 位域字段不能聲明爲類的靜態成員

 

5. 位域結構體的大小必須是其最長基本類型大小的整數倍(sizeof(類型) * 8)

 

三. 內存分配規則

1. 判斷大小端，以我本身的機子爲例，不一樣環境下有可能不一樣

 

定義聯合體U007和位域結構體S007，將U007實例u7的number賦值31，二進制爲 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0001 1111 |，根據存儲原則，數值都是從高地址往低地址讀，所以位域結構體S007中的位域變量是從低地址開始分配內存的，即

 

2. 位域變量類型相同

位域變量長度之和小於[sizeof(變量類型)*8], 則後面的位域字段將緊鄰前一個字段存儲, 直到不能容納爲止

位域變量長度之和大於[sizeof(變量類型)*8], 則後面的位域字段將從下一個存儲單元的起始地址處開始存放（其偏移量剛好爲sizeof(變量類型)的整數倍）

 

位域結構體S007的3個成員變量都是unfigned short類型，sizeof(unfigned short)*8 = 16位，

a0佔1位，從起始地址分配1位；

a1佔9位，a0+a1=10位，小於16位(sizeof(unfigned short)*8)，所以a1在a0後連續分配9位；

a2佔15位，(a0 + a1) + a2 = 25位，大於16位，所以跳過6位，在S007起始地址偏移量爲16位的地方，給a2分配15位。

再次提醒：小端是分配內存地址時從低地址開始，可是變量的數值是從高地址往低地址讀

 

3. 位域變量類型不一樣時，各個編譯器的具體實現有差別,VC6採起不壓縮方式,GCC和Dev-C++都採用壓縮方式，如下是我本身機子的處理方式

 

位域結構體S007的前2個成員變量unfigned char類型(sizeof(unfigned char)*8 = 8位)，後一個成員變量unfigned short(sizeof(unfigned short)*8 = 16位)

 

a佔2位，從起始地址分配2位；

b佔3位，a+b=5位，小於8位(sizeof(unfigned char)*8，b的類型是unfigned char)，所以b在a後連續分配3位；

c佔15位，(a + b) + c = 20位，大於16位(sizeof(unfigned short)*8，c的類型是unfigned short)，所以跳過11位，在S007起始地址偏移量爲16位的地方，給c分配15位。

 

有上圖能夠看出，在個人機子上，若是位域變量的類型不一樣，仍會進行內存壓縮（若是須要跳位，判斷哪一個位域變量，就用該變量的類型進行偏移量對齊判斷）

 

 4. 若是位域變量之間穿插着非位域變量, 則不進行壓縮

非位域變量也能夠理解爲特殊的位域變量，只不過佔的位數是變量長度，即 類型 位域名 : sizeof(類型)*8

根據規則3，則沒法進行內存壓縮

 

位域結構體S007的第2個成員變量char tmp;是非位域變量，轉成位域變量爲 char tmp:8;

 

a佔2位，從起始地址分配2位；

tmp佔8位，a+tmp=10位，大於8位(sizeof(char)*8，tmp的類型是char)，所以跳過6位，在S007起始地址偏移量爲8位的地方，給tmp分配8位；

b佔3位，在tmp後給b分配3位。

 

 

5. 上邊舉的例子中參數都是unsigned標識的，若是帶上符號位會是什麼狀況呢？

關於帶符號基本類型變量在內存中存儲方式，請看這裏http://www.cnblogs.com/xieyajie/p/8125214.html

 

位域結構體S008定義了2個帶符號位域變量，a0佔2位，a1佔3位

a0是帶符號short類型，內存中保存的是補碼11，首位符號位爲1，負數，推出源碼爲11，轉爲十進制爲-1；

a1是帶符號short類型，內存中保存的是補碼001，首位符號位爲0，正數，源碼爲001，轉爲十進制爲1。

 

若是a0只佔1位會怎麼樣？從測試結果能夠看出，這1位幾十符號位，也是數值位