OC对象原理探究（下）—— 联合体（共用体）与位域

在开发中，有时候内存和存储空间极其有限的状况下（好比嵌入式等），常规的iOS对象存储方式，对内存的开销就不符合开发要求了，这时候，咱们会采用其余的存储方式：联合体和位域。

1、认识联合体

一、什么是联合体

联合体也叫共用体，是一种特殊的类，也是一种构造类型的数据结构。 在一个联合体内可以定义多种不一样的数据类型。一个被说明为该联合体类型的变量中。赞成装入该联合体所定义的不论什么一种数据。这些数据共享同一段内存，以达到节省空间的目的。

二、联合体的两个特性

• ① 在union中，分配内存空间的大小，等于占内存最大的数据类型字节大小。

• ② 共享同一段内存，成员变量的赋值操做，其余的成员变量原有数据将成为脏数据，不能共存。

三、验证联合体特性

分析：根据以上demo，UnionTest方法中，按照联合体特性bit的大小应该是8字节（由Double决定的），a和b的地址应该是相同的，而且先给a赋值，再给b赋值，那么b的值会将a的值覆盖。

2、认识位域

一、什么是位域

有些信息在存储时，并不须要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。 例如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用一位二进位便可。为了节省存储空间，并使处理简便，Ｃ语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。—— 引用自[谭浩强老师的《C语言程序设计》]

二、位域的定义和使用说明

• 位域的定义和结构体有些类似，其通常形式为:

struct struct_name { 
	位域列表    //格式为：[类型说明符 位域名：位域长度]
 };
复制代码

• 例以下面这样定义一个位域：

struct bits {
	int a:8;
	int b:2;
	int c:6;
}data;
复制代码

分析：上述位域，说明 data 为 bits 变量，共占两个字节，16位。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6位。

• 注意：对于位域的定义尚有如下几点说明：

① 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另外一位域时，应从下一单元起存放该位域。也能够有意使某位域从下一单元开始。

② 因为位域不容许跨两个字节，所以位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说 不能超过 8 位二进位。

③ 位域能够无位域名，这时它只用来做填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。

struct bits {
	unsigned a:4
	unsigned :0 /*空域*/
	unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
	unsigned c:4
}
复制代码

以上，a 占第一字节的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 从第二字节开始，占用 4 位，c 占用 4 位。

struct bits {
	int a:1
	int :2 /*该 2 位不能使用*/
	int b:3
	int c:2
};
复制代码

综上例子分析：位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。

三、关于位域的总结

① 位运算是Ｃ语言的一种特殊运算功能， 它是以二进制位为单位进行运算的。

位运算符只有逻辑运算和移位运算两类。位运算符能够与赋值符一块儿组成复合赋值符。 如&=,|=,^=,>>=,<<=等。

② 利用位运算能够完成汇编语言的某些功能，如置位，位清零，移位等。还可进行数据的压缩存储和并行运算。

③ 位域在本质上也是结构类型，不过它的成员按二进制位分配内存。其定义、说明及使用的方式都与结构相同。

④ 位域提供了一种手段，使得可在高级语言中实现数据的压缩，节省了存储空间，同时也提升了程序的效率。

3、联合体位域

• 了解了上面的联合体、位域，下面看看联合体位域。其实，联合体位域就是联合体和位域组合成的结构。

union Isa {
    Class cls;
    struct Bits {
        int a : 2;
        int b : 4;
        int c : 4;
    }bits;
};
复制代码

以上示例中，便是联合体位域的一种结构。

联合体Isa中的cls和bits只能有一个是有值，从而节省了空间，而bits又是位域，能存储不少数据，节省空间，因此联合体位域可以大大的节省空间。