位域操做

看runtime源码时，看到以下声明变量的，变量后分号前加冒号和数字": 数字"即为位域操做。

uintptr_t indexed           : 1;

 

1个字节包含8位，有些变量保存的数据不须要占用这么长的空间（好比bool类型，只有两个状态true和false, 1位就能够搞定，剩下的7位就浪费了），这就催生了“位域”结构，位域将1个字节划分红不一样的区域，每一个区域都有个位域名（能够理解为变量名，上边的代码中位域名为indexed），程序员能够代码经过位域名访问其中的数据。

 

一. 声明

类型说明符 位域名:位域长度;

 

位域结构体，我理解是一种特殊的结构体，其成员变量都是位域，声明以下

 

struct 位域结构名 {

　　类型说明符 位域名:位域长度;

　　类型说明符 位域名:位域长度;

　　类型说明符 位域名:位域长度;
　　...

　　类型说明符 位域名:位域长度;

};

  

二. 基本原则

1. 位域变量的长度不能大于其类型的长度(sizeof(类型) * 8)

变量char has_assoc的类型位char 1字节 8位，小于定义的10，因此编译器警告

 

2.  不能用于位域字段的操做：取地址操做符&，取偏移量操做

位域是若干位空间，是没有地址的

 

 

3. 位域能够是无名位域，无名位域只能用做填充或调整位置，不能使用。以下图结构体S007的最后一个变量就是无名位域，没法使用

 

4. 位域字段不能声明为类的静态成员

 

5. 位域结构体的大小必须是其最长基本类型大小的整数倍(sizeof(类型) * 8)

 

三. 内存分配规则

1. 判断大小端，以我本身的机子为例，不一样环境下有可能不一样

 

定义联合体U007和位域结构体S007，将U007实例u7的number赋值31，二进制为 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0000 0000 | 0001 1111 |，根据存储原则，数值都是从高地址往低地址读，所以位域结构体S007中的位域变量是从低地址开始分配内存的，即

 

2. 位域变量类型相同

位域变量长度之和小于[sizeof(变量类型)*8], 则后面的位域字段将紧邻前一个字段存储, 直到不能容纳为止

位域变量长度之和大于[sizeof(变量类型)*8], 则后面的位域字段将从下一个存储单元的起始地址处开始存放（其偏移量刚好为sizeof(变量类型)的整数倍）

 

位域结构体S007的3个成员变量都是unfigned short类型，sizeof(unfigned short)*8 = 16位，

a0占1位，从起始地址分配1位；

a1占9位，a0+a1=10位，小于16位(sizeof(unfigned short)*8)，所以a1在a0后连续分配9位；

a2占15位，(a0 + a1) + a2 = 25位，大于16位，所以跳过6位，在S007起始地址偏移量为16位的地方，给a2分配15位。

再次提醒：小端是分配内存地址时从低地址开始，可是变量的数值是从高地址往低地址读

 

3. 位域变量类型不一样时，各个编译器的具体实现有差别,VC6采起不压缩方式,GCC和Dev-C++都采用压缩方式，如下是我本身机子的处理方式

 

位域结构体S007的前2个成员变量unfigned char类型(sizeof(unfigned char)*8 = 8位)，后一个成员变量unfigned short(sizeof(unfigned short)*8 = 16位)

 

a占2位，从起始地址分配2位；

b占3位，a+b=5位，小于8位(sizeof(unfigned char)*8，b的类型是unfigned char)，所以b在a后连续分配3位；

c占15位，(a + b) + c = 20位，大于16位(sizeof(unfigned short)*8，c的类型是unfigned short)，所以跳过11位，在S007起始地址偏移量为16位的地方，给c分配15位。

 

有上图能够看出，在个人机子上，若是位域变量的类型不一样，仍会进行内存压缩（若是须要跳位，判断哪一个位域变量，就用该变量的类型进行偏移量对齐判断）

 

 4. 若是位域变量之间穿插着非位域变量, 则不进行压缩

非位域变量也能够理解为特殊的位域变量，只不过占的位数是变量长度，即 类型 位域名 : sizeof(类型)*8

根据规则3，则没法进行内存压缩

 

位域结构体S007的第2个成员变量char tmp;是非位域变量，转成位域变量为 char tmp:8;

 

a占2位，从起始地址分配2位；

tmp占8位，a+tmp=10位，大于8位(sizeof(char)*8，tmp的类型是char)，所以跳过6位，在S007起始地址偏移量为8位的地方，给tmp分配8位；

b占3位，在tmp后给b分配3位。

 

 

5. 上边举的例子中参数都是unsigned标识的，若是带上符号位会是什么状况呢？

关于带符号基本类型变量在内存中存储方式，请看这里http://www.cnblogs.com/xieyajie/p/8125214.html

 

位域结构体S008定义了2个带符号位域变量，a0占2位，a1占3位

a0是带符号short类型，内存中保存的是补码11，首位符号位为1，负数，推出源码为11，转为十进制为-1；

a1是带符号short类型，内存中保存的是补码001，首位符号位为0，正数，源码为001，转为十进制为1。

 

若是a0只占1位会怎么样？从测试结果能够看出，这1位几十符号位，也是数值位