关于结构体的位域（位段）的字节数

 

 

一、位域的大小与对齐

　　如果结构体中含有位域(bit-field)，那么VC中准则是：

　　1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；

　　2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；

　　3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式；
       4)一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个成员变量类型。如一个成员变量所剩空间不够存放另一位域时，应从下一成员变量起存放该位域。也可以有意使某位域 从下一成员变量开始。

例如：

typedef struct data{
     int a:5;
     int b:7;
     int c:3;
}DATA1;

 sizeof(DATA1)=4

分析：

int a:5占5比特， int b:5占5比特，int c:3占3比特；

5+5=10 比特 ，小于sizeof(int)，即大于4字节（32比特），

同时，

10比特+3比特=13比特，依然小于sizeof(int)，即小于4字节，

所以，位域a、位域b、位域c的存储空间大小共占4字节。

所以，sizeof(DATA1)=4字节。

 

typedef struct data{
     int a:29;
     int b:29;
     int c:4;
}DATA2;
sizeof(DATA2)=12。

分析：

int a:29占29比特， int b:29占27比特，int c:4占4比特；

29+29=58 比特 ，大于sizeof(int)，即大于4字节（32比特），

所以，

位域a的存储空间大小为4字节；

同时，

29+4=33比特，大于sizeof(int)，即大于4字节，所以位域b、位域c的存储空间大小各占4字节。

所以，sizeof(DATA2)=4字节+4字节+4字节=12字节。

 

typedef struct data{
     int a:27;
     int b:27;
     int c:4;
}DATA3;

sizeof(DATA3)=8。
分析：

int a:27占27 bits， int b:27占27 bits，int c:4占4 bits，27+27=54 比特 ，大于sizeof(int)，即大于4字节（32比特）

所以，

位域a的存储空间大小为4字节；

但是，

27+4=32比特，等于sizeof(int)，即4字节，

所以，

位域b和位域c的存储空间大小为4字节

所以，sizeof(DATA3)=4字节+4字节=8字节。
 

 

 

 

二、位域存放的值

#include<iostream>
using namespace std;
 
struct TEST{
	int a:5;
	int b:7;
	int c:3;
};
 
 
void main()
{
 
	TEST mytest;
	memcpy(&mytest,"HelloWorld",sizeof(mytest));
	cout<<mytest.a<<endl;		
	cout<<mytest.b<<endl;
	cout<<mytest.c<<endl;
}

结果分析:

内存拷贝函数只拷贝了4个字符到mytest中，mytest中的三个变量加起来才15位，其它17位我们不要管。那么这15位中的值是怎么样的呢？15位还没到2个字节，所以这15位中全在He中，H的AscII码为72(01001000)，e的AscII 码为112(01100101)，根据小端法，我们知道他们的存储方式为：01100101 01001000,a占前5位：01000即8;

b占接下来的7位，0101010即42；c占接下来的3位，110即-2（因为这里是有符号数，高位为1，表示负数，所以是-2）。
 

 

 

#include <iostream>
#include <memory.h>
using namespace std;
struct A
{
    int a:5;
    int b:3;
};
int main(void)
{
    char str[100] = "0134324324afsadfsdlfjlsdjfl";
        struct A d;
    memcpy(&d, str, sizeof(A));
    cout << d.a << endl;
    cout << d.b << endl;
    return 0;
}

$ ./langxun.exe
-16
1

结果分析：

在默认情况下，为了方便对结构体内元素的访问和管理，当结构体内的元素长度都小于处理器的位数的时候，便以结构体里面最长的元素为对其单位，即结构体的长度一定是最长的数据元素的整数倍；如果有结构体内存长度大于处理器位数的元素，那么就以处理器的位数为对齐单元。由于是32位处理器，而且结构体中a和b元素类型均为int（也是4个字节），所以结构体的A占用内存为4个字节。

上例程序中定义了位域结构A，两个个位域为a（占用5位），b（占用3位），所以a和b总共占用了结构A一个字节（低位的一个字节）。

当程序运行到14行时，d内存分配情况：

 高位 00110100 00110011   00110001    00110000 低位
       '4'       '3'       '1'          '0'  
 其中d.a和d.b占用d低位一个字节（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001

 d.a内存中二进制表示为10000，由于d.a为有符号的整型变量，输出时要对符号位进行扩展，所以结果为-16（二进制为11111111111111111111111111110000）

 d.b内存中二进制表示为001，由于d.b为有符号的整型变量，输出时要对符号位进行扩展，所以结果为1（二进制为00000000000000000000000000000001）

 

 

参考链接：

https://blog.youkuaiyun.com/mydreamremindme/article/details/10285533

https://www.cnblogs.com/bigrabbit/archive/2012/09/20/2695543.html

https://www.cnblogs.com/x_wukong/p/5743369.html