OC對象原理探究（下）—— 聯合體（共用體）與位域

在開發中，有時候內存和存儲空間極其有限的狀況下（好比嵌入式等），常規的iOS對象存儲方式，對內存的開銷就不符合開發要求了，這時候，咱們會採用其餘的存儲方式：聯合體和位域。

1、認識聯合體

一、什麼是聯合體

聯合體也叫共用體，是一種特殊的類，也是一種構造類型的數據結構。 在一個聯合體內可以定義多種不一樣的數據類型。一個被說明爲該聯合體類型的變量中。贊成裝入該聯合體所定義的不論什麼一種數據。這些數據共享同一段內存，以達到節省空間的目的。

二、聯合體的兩個特性

• ① 在union中，分配內存空間的大小，等於佔內存最大的數據類型字節大小。

• ② 共享同一段內存，成員變量的賦值操做，其餘的成員變量原有數據將成爲髒數據，不能共存。

三、驗證聯合體特性

分析：根據以上demo，UnionTest方法中，按照聯合體特性bit的大小應該是8字節（由Double決定的），a和b的地址應該是相同的，而且先給a賦值，再給b賦值，那麼b的值會將a的值覆蓋。

2、認識位域

一、什麼是位域

有些信息在存儲時，並不須要佔用一個完整的字節，而只需佔幾個或一個二進制位。 例如在存放一個開關量時，只有 0 和 1 兩種狀態，用一位二進位便可。爲了節省存儲空間，並使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種數據結構，稱爲「位域」或「位段」。—— 引用自[譚浩強老師的《C語言程序設計》]

二、位域的定義和使用說明

• 位域的定義和結構體有些類似，其通常形式爲:

struct struct_name { 
	位域列表    //格式爲：[類型說明符 位域名：位域長度]
 };
複製代碼

• 例以下面這樣定義一個位域：

struct bits {
	int a:8;
	int b:2;
	int c:6;
}data;
複製代碼

分析：上述位域，說明 data 爲 bits 變量，共佔兩個字節，16位。其中位域 a 佔 8 位，位域 b 佔 2 位，位域 c 佔 6位。

• 注意：對於位域的定義尚有如下幾點說明：

① 一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨兩個字節。如一個字節所剩空間不夠存放另外一位域時，應從下一單元起存放該位域。也能夠有意使某位域從下一單元開始。

② 因爲位域不容許跨兩個字節，所以位域的長度不能大於一個字節的長度，也就是說 不能超過 8 位二進位。

③ 位域能夠無位域名，這時它只用來做填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。

struct bits {
	unsigned a:4
	unsigned :0 /*空域*/
	unsigned b:4 /*從下一單元開始存放*/
	unsigned c:4
}
複製代碼

以上，a 佔第一字節的 4 位，後 4 位填 0 表示不使用，b 從第二字節開始，佔用 4 位，c 佔用 4 位。

struct bits {
	int a:1
	int :2 /*該 2 位不能使用*/
	int b:3
	int c:2
};
複製代碼

綜上例子分析：位域在本質上就是一種結構類型，不過其成員是按二進位分配的。

三、關於位域的總結

① 位運算是Ｃ語言的一種特殊運算功能， 它是以二進制位爲單位進行運算的。

位運算符只有邏輯運算和移位運算兩類。位運算符能夠與賦值符一塊兒組成複合賦值符。 如&=,|=,^=,>>=,<<=等。

② 利用位運算能夠完成彙編語言的某些功能，如置位，位清零，移位等。還可進行數據的壓縮存儲和並行運算。

③ 位域在本質上也是結構類型，不過它的成員按二進制位分配內存。其定義、說明及使用的方式都與結構相同。

④ 位域提供了一種手段，使得可在高級語言中實現數據的壓縮，節省了存儲空間，同時也提升了程序的效率。

3、聯合體位域

• 瞭解了上面的聯合體、位域，下面看看聯合體位域。其實，聯合體位域就是聯合體和位域組合成的結構。

union Isa {
    Class cls;
    struct Bits {
        int a : 2;
        int b : 4;
        int c : 4;
    }bits;
};
複製代碼

以上示例中，便是聯合體位域的一種結構。

聯合體Isa中的cls和bits只能有一個是有值，從而節省了空間，而bits又是位域，能存儲不少數據，節省空間，因此聯合體位域可以大大的節省空間。