C语言的深度刨析

测试代码

废话不多说,直接写个测试代码


  1. #include <stdio.h> 
  2. //简化的结构体 
  3. struct iphdr { 
  4.  unsigned char fin:1; 
  5.  unsigned char rsv:3; 
  6.  unsigned char opcode:4; 
  7.  unsigned char mask:1;  
  8.  unsigned char payload:7; 
  9.  unsigned char a; 
  10.  unsigned char b; 
  11. }; 
  12. main() 
  13.  struct iphdr t; 
  14.  unsigned char *s; 
  15.   
  16.  //清空内存,防止有乱码 
  17.  memset(&t,0,4); 
  18.  //用指针指向结构体变量t 
  19.  s = (unsigned char*)&t; 
  20.  //通过数组访问的方式修改内存的值,因为hexdump解析的值是0x81 83, 
  21.  //所以0x81必为最低字节的内存的数据 
  22.  s[0] = 0x81; 
  23.  s[1] = 0x83; 
  24.   
  25.  //打印出位域成员的值 
  26.  printf("fin:%d rsv:%d opcode:%d mask:%d paylod:%d \n"
  27.   t.fin,t.rsv,t.opcode,t.mask,t.payload);  

执行结果:


  1. fin:1,rsv:0,opcode:8,mask:1 paylod:65 

分析:如下图所示,紫色部分是位域成员对应的内存中的实际空间布局,地址从左到右增加 第一个字节的0x81赋值后,各位域对应的二进制:


  1. fin:1 
  2. rsv:0 
  3. opcode:1000 
  4. mask:1 
  5. paylod:1000001 

如上图多少,内存的第1个字节是0x81,第2个字节是0x83;

第一个字节0x81的最低的bit[0]对应fin,bit[3:1]对应rsv,bit[7:4]对应opcode;第二个字节0x83的最低bit[0]对应mask,bit[7:1]对应payload。

所以结果显而易见。

2、什么是位域?

有些信息在存储时,并不需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, 用一位二进位即可。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”。

所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域,并说明每个区域的位数。

每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。一、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿,其形式为:


  1. struct 位域结构名 
  2. {  
  3.   位域列表 
  4. }; 

其中位域列表的形式为:


  1. 类型说明符 位域名:位域长度 

如粉丝所举的实例:


  1. struct iphdr { 
  2.  unsigned char fin:1; 
  3.  unsigned char rsv:3; 
  4.  unsigned char opcode:4; 
  5.  unsigned char mask:1;  
  6.  unsigned char payload:7; 
  7.  unsigned char a; 
  8.  unsigned char b; 
  9. }; 

位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。可采用先定义后说明,同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如:


  1. struct bs 
  2.  int a:8; 
  3.  int b:2; 
  4.  int c:6; 
  5. }data; 

说明data为bs变量,共占两个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明:

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一位域时,应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如:


  1. struct bs 
  2.  unsigned a:4 
  3.  unsigned :0 /空域/ 
  4.  unsigned b:4 /从下一单元开始存放/ 
  5.  unsigned c:4 
  6. }; 

在这个位域定义中,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。

位域可以无位域名,这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如:


  1. struct k 
  2.  int a:1 
  3.  int :2 /该2位不能使用/ 
  4.  int b:3 
  5.  int c:2 
  6. }; 

从以上分析可以看出,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。

这是位域操作的表示方法,也就是说后面加上“:1”的意思是这个成员的大小占所定义类型的1 bit,“:2”占2 bit,依次类推。当然大小不能超过所定义类型包含的总bit数。

一个bytes(字节)是8个 bit(二进制位)。例如你的结构体中定义的类型是u_char,一个字节,共8个bit,最大就不能超过8。32位机下,short是2字节,共16bit,最大就不能超过16,int是4字节,共32bit,最大就不能超过32. 依次类推。

位域定义比较省空间。

例如你上面的结构,定义的变量类型是u_char,是一字节类型,即8bit。

fc_subtype占了4bit,fc_type占2bit,fc_protocol_version占2bit,共8bit,正好是一个字节。

其他八个成员,各占1bit,共8bit,正好也是一个字节。

因此你的结构的大小如果用sizeof(struct frame_control)计算,就是2bytes。

【声明】:芜湖站长网内容转载自互联网,其相关言论仅代表作者个人观点绝非权威,不代表本站立场。如您发现内容存在版权问题,请提交相关链接至邮箱:bqsm@foxmail.com,我们将及时予以处理。

相关文章