標(biāo)題: 一個(gè)微軟面試題--關(guān)于位結(jié)構(gòu)體 [打印本頁(yè)]
作者: 51黑黑黑    時(shí)間: 2016-2-12 20:49
標(biāo)題: 一個(gè)微軟面試題--關(guān)于位結(jié)構(gòu)體
                        寫(xiě)出下列程序在X86上的運(yùn)行結(jié)果。
struct mybitfields
{
unsigned short a : 4;
unsigned short b : 5;
unsigned short c : 7;
}test;

void main(void)
{
int i;
test.a=2;
test.b=3;
test.c=0;
i=*((short *)&test);
printf("%d ",i);
}

這個(gè)題的為難之處呢，就在于前面定義結(jié)構(gòu)體里面用到的冒號(hào)，如果你能理解這個(gè)符號(hào)的含義，那么問(wèn)題就很好解決了。這里的冒號(hào)相當(dāng)于分配幾位空間，也即在定義結(jié)構(gòu)體的時(shí)候，分配的成員a4位的空間， b 5位，c 7位，一共是16位，正好兩個(gè)字節(jié)。下面畫(huà)一個(gè)簡(jiǎn)單的示意：
變量名 位數(shù)
test 15 14 13 12 11 10 9 |8 7 6 5 4 |3 21 0
test.a||00 1 0
test.b|00 0 1 1 |
test.c 0 0 0 0 00 0 ||
在執(zhí)行i=*((short *)&test);時(shí)，取從地址&test開(kāi)始兩個(gè)字節(jié)（short占兩個(gè)字節(jié)）的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為short型數(shù)據(jù)，即為0x0032，再轉(zhuǎn)為int型為0x00000032，即50。輸出的結(jié)果就是50。當(dāng)然，這里還涉及到字節(jié)及位的存儲(chǔ)順序問(wèn)題，后面再說(shuō)。

前面定義的結(jié)構(gòu)體被稱為位結(jié)構(gòu)體。所謂位結(jié)構(gòu)體，是一種特殊的結(jié)構(gòu)體，在需要按位訪問(wèn)字節(jié)或字的一個(gè)或多個(gè)位時(shí)，位結(jié)構(gòu)體比按位操作要更方便一些。
位結(jié)構(gòu)體的定義方式如下：
struct [位結(jié)構(gòu)體名]{
數(shù)據(jù)類型 變量名:整數(shù)常數(shù);
...
}位結(jié)構(gòu)變量;
說(shuō)明：
1）這里的數(shù)據(jù)類型只能為int型（包括signed和unsigned）；
2）整數(shù)常數(shù)必須為0~15之間的整數(shù)，當(dāng)該常數(shù)為1時(shí)，數(shù)據(jù)類型為unsigned（顯然嘛，只有一位，咋表示signed？光一符號(hào)？沒(méi)意義呀）；
3）按數(shù)據(jù)類型變量名:整數(shù)常數(shù);方式定義的結(jié)構(gòu)成員稱為位結(jié)構(gòu)成員，好像也叫位域，在一個(gè)位結(jié)構(gòu)體中，可以同時(shí)包含位結(jié)構(gòu)成員及普通的結(jié)構(gòu)成員；
4）位結(jié)構(gòu)成員不能是指針或數(shù)據(jù)，但結(jié)構(gòu)變量可以是指針或數(shù)據(jù)；
5）位結(jié)構(gòu)體所占用的位數(shù)由各個(gè)位結(jié)構(gòu)成員的位數(shù)總各決定。如在前面定義的結(jié)構(gòu)體中，一共占用4+5+7＝16位，兩個(gè)字節(jié)。另外我們看到，在定義位結(jié)構(gòu)成員時(shí)，必須指定數(shù)據(jù)類型，這個(gè)數(shù)據(jù)類型在位結(jié)構(gòu)體占用多少內(nèi)存時(shí)也起到不少的作用。舉個(gè)例子：
struct mybitfieldA{
char a:4;
char b:3;
}testA;

struct mybitfieldB{
short a:4;
short b:3;
}testB;

這里，testA占用一個(gè)字節(jié)，而testB占用兩個(gè)字節(jié)。知道原因了吧。在testA中，是以char來(lái)定義位域的，char是一個(gè)字節(jié)的，因此，位域占用的單位也按字節(jié)做單位，也即，如果不滿一個(gè)字節(jié)的話按一個(gè)字節(jié)算（未定義的位按零處理）。而在testB中，short為兩個(gè)字節(jié)，所以了，不滿兩個(gè)字節(jié)的都按兩個(gè)字節(jié)算（未定義位按零處理）


關(guān)于位結(jié)構(gòu)體在內(nèi)存中的存儲(chǔ)問(wèn)題
Kevin's Theory #2: In a C structure that contains bit fields,if field A is defined in front of field B, then field A alwaysoccupies a lower bit address than field B.
說(shuō)的是，在C結(jié)構(gòu)體中，如果一個(gè)位域A在另一個(gè)位域B之前定義，那么位域A將存儲(chǔ)在比B小的位地址中。
如果一個(gè)位域有多個(gè)位時(shí)，各個(gè)位的排列順序通常是按CPU的端模式(Endianess）來(lái)進(jìn)行的，即在大端模式(bigendian）下，高有效位在低位地址，小端模式則相反。

補(bǔ)充說(shuō)明一個(gè)關(guān)于位域與普通結(jié)構(gòu)成員一起使用的問(wèn)題
先看一個(gè)例子
struct mybitfield{
char a:4;
char b:3;
char aa;
char c:1;}test;
這種情況下，test應(yīng)該占幾個(gè)字節(jié)呢？2個(gè)（4+3+1＝8占一個(gè)字節(jié)，aa占一個(gè)）還是3個(gè)（4+3不足補(bǔ)一位，占一個(gè)字節(jié)，aa占一個(gè)字節(jié)，c占一個(gè)字節(jié)）？
寫(xiě)個(gè)小程序驗(yàn)證一下：
int main(int argc, char* argv[])
{
int i;
test.a = 1;
test.b = 1;
test.aa = 1;
test.c = 1;
i=*((short*)&test);
printf("%d \n",i);
return 0;
}
輸出結(jié)果是273，化為十六進(jìn)制數(shù)0x111，可見(jiàn)是按三個(gè)字節(jié)來(lái)處理了（如果按兩個(gè)字節(jié)處理的話，cba組成一個(gè)字節(jié)，是10010001（十六進(jìn)制0x91）再加上aa，那就應(yīng)該是0x191了）

舉這個(gè)例子是為了說(shuō)明一下，定義位域的話，最好是把所以有位域放在一起，這樣可以節(jié)省空間（如果把c和aa換一下位置，那test就只占兩個(gè)字節(jié)了）。另外也是為了強(qiáng)調(diào)一下位結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存分配方式，按定義的先后順序來(lái)分配，而位域（或成員）內(nèi)的字節(jié)順序則按照CPU的位順序來(lái)進(jìn)行（一般與CPU的端模式對(duì)應(yīng)）。

本來(lái)想再整理一下關(guān)于冒號(hào)操作符的用法，寫(xiě)得夠亂的了，就不再添亂了。改天重新整理吧。






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