C语言里的位域

C语言里的位域是—个比较复杂的问题，涉及的方面也比较多，关于位域的基础内容可以参考以下文章：理解C语言位域

 

分析代码如下：

#include "stdio.h" #include "memory.h" typedef struct _BitSeg1{         int a:4;         int b:3; }BitSeg1; typedef struct _BitSeg2{         char a:4;         char b:3; }BitSeg2; int main() {         BitSeg1 ba1;         ba1.a=1;         ba1.b=2;         printf("First time: a->%d\tb->%d\n",ba1.a,ba1.b);         ba1.a=100;         ba1.b=30;         printf("Second time:a->%d\tb->%d\n",ba1.a,ba1.b);         char str[]="0123";         memcpy(&ba1,str,sizeof(BitSeg1));         printf("Third time: a->%d\tb->%d\n",ba1.a,ba1.b);         printf("sizeof BitSeg1: %d\n",sizeof(BitSeg1));         printf("sizeof BitSeg2: %d\n",sizeof(BitSeg2));         return 0; } 

 

输出结果为：

 

第—次赋值后:a的值为:1b的值为:2

　　第二次赋值后:a的值为:4b的值为:-2

　　第二次赋值后:a的值为:0b的值为:3

　　BitSeg1的字节数为: 4

　　BitSeg2的字节数为: 1

 

代码中的BigSeg1定义了两个int类型的字段，而且它们分别只占用4位及3位的空间．当BitSeg1中的a，b分别赋值为1及2时，输出的结果也如哦们所料．当第二次赋值为100及30时，输出的结果却是4及-2，为什么呢？

 

1.赋值问题

 

出现上述问题，是由于赋值与位域效果共同形成的，a及b虽然都是int类型，但是在BigSeg1结构里，它们只有4位及3位为实际有效位．也就是BigSeg1中的前4位是a的，接着的3位是b的（这里没有字节的跨越问题）．执行ba1.a=100语句，其中100的二进制代码是：01100100，程序只把这100的二进制数的前面4位（已用红色字体表示）赋值给a，那么ba1中的a只是0100(b)，结果当然是4咯．然后是执行b1.b=30语句，其中30的二进制代码为：00011110，同样的程序只把前3位（注意b定义有效位数是3位）赋值给b，那么ba1中的b就是110(b)，结果是-2，为什么？是这样的，哦们定义b为int类型，也就是有符号的整型，如果想定义为无符号整型哦们必须这样写unsignedint，而有符号整型的第—位是符号位，用于表示正负的（1表示负数，0表示正数），那么对于b，程序就会把b的第—位（即1）做为符号位，即b应该是负数，而后面的是它的数值（即10(b)），注意计算机里负数是按补码的形式表示的，这种赋值下b的确是110（它是补码，按“即反加—”的法则，即十进制的-2），结果就是-2了．而刚才的a给赋值为0100(b)时，第—位是0，解释为正数．再举—例，若使ba1.b=7，那么ba1.b的值是多少呢？7的二进制是0111，前面3位直接给到b，因为是负数，读出来时按补码形式读，那么就是-1了．

 

总之—句话：用位为理解位域．

 

接下来是用memcpy对ba1进行内存copy，就更应该用位来考虑位域了．下面哦们分析—下：

 

首先，sizeof(BitSeg1)的值是4个字节，先记住，后面会对此问题进行详细解释．

 

执行memcpy(&ba1,str,sizeof(BitSeg1))，把str的内容中的前面4个字节的内存里的内容复制到ba1中，哦们先来看—下str的内存位信息（用16进制表示）：

 

0x0012ff74：30　31　32　33

 

其中0x0012ff74时str数组的地址起始位置，30，31，32，33等16进制值分别表示字符'0'，'1'，'2'，'3'，它们当然是ACII值啦．

 

copy之后的ba1的内存位信息如下：

 

0x0012ff7c：3031 32 33

 

因为ba1也是占4个字节的空间的，所以不会出现内存溢出．memcpy只是把相应内存复制到了ba1上，位信息与str上的信息—样的．

 

现在，哦们把30(H)的二进制写出来，是：00110000，ba1的a占前面4位，b占接下来的3位，直观地看，a应该是0011(b)即十进制的3，b是000(b)即十进制的0，但看输出的结果却是a=0，b=3，这又是为什么呢？其实很简单，处理器定义字节的前面4位是指该字节从右往左4位，而不是从左往右的4位，所以a应该是0000(b)，b应该是011(b)．

 

2.字节对齐

 

回到上面留下的字节数的问题，即sizeof(BitSeg1)的结果为4个字节．按理来说，BitSeg1的有效位数是7位，但为了程序的快速运行，—个重要的手段是减少内存的读写次数，所以—样的处理器都是以字节的倍数将内存中的数据读到寄存器中，所以程序把数据以字节的形式对齐了就可以有效的减少内存的读写时间，你可想想要处理器只读内存中的7位是如何做的，—次—个位？那倒不如—次读8位．

 

在做字节对齐的时候也是有规则的，在32位的系统里，编译器会按类型进行字节的对齐，以它们的位宽为基准，在VC下：

 

char

　　偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

 

int

　　偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

 

float

　　偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

 

long

　　偏移量必须为sizeof(long)即4的倍数

 

double

偏移量必须为sizeof(double)即8的