24.0、 C语言——自定义数据类型_位段

24.0、 C语言——自定义数据类型_位段

位段：

什么是位段 ->

位段的声明和结构是类似的，但有两个不同：

        1. 位段的成员必须是： int 、 undigned int 、或 signed int；

        2. 位段的成员后边有一个冒号和一个数字； 
        3. 当然在我们查阅了大量的资料之后，可以发现不仅仅是int类型，只要是整型就行，比如short 、 char 等都可以；
        4. 但是建议大家在定义成员变量的时候，尽量都是一个类型的；

 实例代码 ->

struct S {
	int a : 2;
	int b : 5;
	int c : 10;
	int d : 30;
};
 
int main() {
	struct S s = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(s));
	return 0;
}

        1. 声明一个结构体 S ，定义了四个变量；
        2. 在 main() 函数中输出定义的一个 结构体的对象 s 的大小，输出结果是 -> 8
        3. 我们先来解释一下 ' : ' 后面的数字是什么意思 ->
        变量 a ，我们认为 变量 a 赋予的数据不会太大，所以不需要分配太多的内存空间，那么我们只给他 2 个 bit位 的空间，因此变量 a   ' : '   后面的 2 代表的就是给 变量a 2 个 bit 位的内存空间；【但是要注意不能分配超过该变量字节的 bit 位数，比如说 int 类型就不能分配超过 32 位的 bit 数】

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 （属于整型家族）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【因为C语言也没有给出明确的规定，每个编译器都是按照自己的规定去理解的，所以不支持跨平台】；

我们将上述代码画出内存图，如下所示 -> 

​​​​​​​

 

1. 所以该 结构体 S 所占用的空间为 8 个字节；
2. 也能够看出在 VS编译器 中使用内存时 -> 从低位向高位依次去使用；  

总结一下：
        我们的位段就是为了节省内存空间资源而出现的，如果不用位段的话，4 个 int 类型要占用 16 个字节的内存空间，但是用了位段之后只需要 8 个字节的内存空间即可【虽然这 8 个字节中浪费了一小部分的 bit 位空间，但是总体来说是节省了大部分的空间】；

接下里再看看 char 类型的位段是如何存储的 ->

struct S {
	char a : 3;
	char b : 4;
	char c : 5;
	char d : 4;
};
int main() {
	struct S s = { 0 };
	s.a = 10;
	s.b = 20;
	s.c = 3;
	s.d = 4;
	return 0;
}

最后去内存中验证的时候存储的内容确实就是 2 2 0 3 0 4 ；
那么就能够证实 char 类型的位段是如下分配空间的 -> 

        1. 首先将第一次分配的 1字节 分配了 3 bit 给 a；然后由分配了 4 bit 给 b；
        2. 给 c 分配 5 bit 的时候发现第一次分配的 1 字节不够用了，所以又重新分配了 1 字节给你，然后再从这 1 字节中分配 5bit 给 c：
        3. 最后分配给 d 4bit的时候又发现第二次分配的 1 字节不够用了，同理再次重新分配 1 字节给你，然后再给 d 分配 4 bit 的内存空间；

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位及其最大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，但是有跨平台问题的存在；