| 作者：佚名 文章來(lái)源：eNet 點(diǎn)擊數： 更新時(shí)間：2005-10-18 |
概述
C語(yǔ)言的內存模型基本上對應了現在von Neumann（馮·諾伊曼）計算機的實(shí)際存儲模型，很好的達到了對機器的映射，這是C/C++適合做底層開(kāi)發(fā)的主要原因，另外，C語(yǔ)言適合做底層開(kāi)發(fā)還有另外一個(gè)原因，那就是C語(yǔ)言對底層操作做了很多的的支持，提供了很多比較底層的功能。
下面結合問(wèn)題分別進(jìn)行闡述。
問(wèn)題：移位操作
在運用移位操作符時(shí)，有兩個(gè)問(wèn)題必須要清楚：
(1)、在右移操作中，騰空位是填 0 還是符號位；
(2)、什么數可以作移位的位數。
答案與分析：
">>"和"<<"是指將變量中的每一位向右或向左移動(dòng), 其通常形式為:
右移: 變量名>>移位的位數
左移: 變量名<<移位的位數
經(jīng)過(guò)移位后, 一端的位被"擠掉",而另一端空出的位以0 填補,在C語(yǔ)言中的移位不是循環(huán)移動(dòng)的。
(1) 第一個(gè)問(wèn)題的答案很簡(jiǎn)單，但要根據不同的情況而定。如果被移位的是無(wú)符號數，則填 0 。如果是有符號數，那么可能填 0 或符號位。如果你想解決右移操作中騰空位的填充問(wèn)題，就把變量聲明為無(wú)符號型，這樣騰空位會(huì )被置 0。
(2) 第二個(gè)問(wèn)題的答案也很簡(jiǎn)單：如果移動(dòng) n 位，那么移位的位數要不小于 0 ，并且一定要小于 n 。這樣就不會(huì )在一次操作中把所有數據都移走。
比如，如果整型數據占 32 位，n 是一整型數據，則 n << 31 和 n << 0 都合法，而 n << 32 和 n << -1 都不合法。
注意即使騰空位填符號位，有符號整數的右移也不相當與除以 。為了證明這一點(diǎn)，我們可以想一下 -1 >> 1 不可能為 0 。
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第 [1] [2] [3] 頁(yè) 下一頁(yè) 問(wèn)題：位段結構
struct RPR_ATD_TLV_HEADER
{
ULONG res1:6;
ULONG type:10;
ULONG res1:6;
ULONG length:10;
};
位段結構是一種特殊的結構, 在需按位訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)字節或字的多個(gè)位時(shí), 位結構比按位運算符更加方便。
位結構定義的一般形式為:
struct位結構名{
數據類(lèi)型 變量名: 整型常數;
數據類(lèi)型 變量名: 整型常數;
} 位結構變量;
其中: 整型常數必須是非負的整數, 范圍是0~15, 表示二進(jìn)制位的個(gè)數, 即表示有多少位。
變量名是選擇項, 可以不命名, 這樣規定是為了排列需要。
例如: 下面定義了一個(gè)位結構。
struct{
unsigned incon: 8; /*incon占用低字節的0~7共8位*/
unsigned txcolor: 4;/*txcolor占用高字節的0~3位共4位*/
unsigned bgcolor: 3;/*bgcolor占用高字節的4~6位共3位*/
unsigned blink: 1; /*blink占用高字節的第7位*/
}ch;
位結構成員的訪(fǎng)問(wèn)與結構成員的訪(fǎng)問(wèn)相同。
例如: 訪(fǎng)問(wèn)上例位結構中的bgcolor成員可寫(xiě)成:
ch.bgcolor
位結構成員可以與其它結構成員一起使用。 按位訪(fǎng)問(wèn)與設置，方便&節省
例如:
struct info{
char name[8];
int age;
struct addr address;
float pay;
unsigned state: 1;
unsigned pay: 1;
}workers;‘
上例的結構定義了關(guān)于一個(gè)工從的信息。其中有兩個(gè)位結構成員, 每個(gè)位結構成員只有一位, 因此只占一個(gè)字節但保存了兩個(gè)信息, 該字節中第一位表示工人的狀態(tài), 第二位表示工資是否已發(fā)放。由此可見(jiàn)使用位結構可以節省存貯空間。
注意不要超過(guò)值限制
問(wèn)題：字節對齊
我在使用VC編程的過(guò)程中，有一次調用DLL中定義的結構時(shí)，發(fā)覺(jué)結構都亂掉了，完全不能讀取正確的值，后來(lái)發(fā)現這是因為DLL和調用程序使用的字節對齊選項不同，那么我想問(wèn)一下，字節對齊究竟是怎么一回事？
答案與分析：
關(guān)于字節對齊：
1、 當不同的結構使用不同的字節對齊定義時(shí)，可能導致它們之間交互變得很困難。
2、 在跨CPU進(jìn)行通信時(shí)，可以使用字節對齊來(lái)保證唯一性，諸如通訊協(xié)議、寫(xiě)驅動(dòng)程序時(shí)候寄存器的結構等。
三種對齊方式：
1、 自然對齊方式（Natural Alignment）：與該數據類(lèi)型的大小相等。
2、 指定對齊方式 ：
#pragma pack(8) //指定Align為 8；
#pragma pack() //恢復到原先值
3、 實(shí)際對齊方式：
Actual Align = min ( Order Align, Natual Align )
對于復雜數據類(lèi)型（比如結構等）：實(shí)際對齊方式是其成員最大的實(shí)際對齊方式：
Actual Align = max( Actual align1,2,3，…)
編譯器的填充規律：
1、 成員為成員Actual Align的整數倍，在前面加Padding。
成員Actual Align = min( 結構Actual Align，設定對齊方式)
2、 結構為結構Actual Align的整數倍，在后面加Padding.
例子分析：
#pragma pack(8) //指定Align為 8
struct STest1
{
char ch1;
long lo1;
char ch2;
} test1;
#pragma pack()
現在
Align of STest1 = 4 , sizeof STest1 = 12 ( 4 * 3 )
test1在內存中的排列如下（ FF 為 padding ）：
00 -- -- -- 04 -- -- -- 08 -- -- -- 12 -- -- --
01 FF FF FF 01 01 01 01 01 FF FF FF
ch1 -- lo1 -- ch2
#pragma pack(2) //指定Align為 2
struct STest2
{
char ch3;
STest1 test;
} test2;
#pragma pack()
現在 Align of STest1 = 2, Align of STest2 = 2 , sizeof STest2 = 14 ( 7 * 2 )
test2在內存中的排列如下：
00 -- -- -- 04 -- -- -- 08 -- -- -- 12 -- -- --
02 FF 01 FF FF FF 01 01 01 01 01 FF FF FF
ch3 ch1 -- lo1 -- ch2
注意事項：
1、 這樣一來(lái)，編譯器無(wú)法為特定平臺做優(yōu)化，如果效率非常重要，就盡量不要使用#pragma pack，如果必須使用，也最好僅在需要的地方進(jìn)行設置。
2、 需要加pack的地方一定要在定義結構的頭文件中加，不要依賴(lài)命令行選項，因為如果很多人使用該頭文件，并不是每個(gè)人都知道應該pack。這特別表現在為別人開(kāi)發(fā)庫文件時(shí)，如果一個(gè)庫函數使用了struct作為其參數，當調用者與庫文件開(kāi)發(fā)者使用不同的pack時(shí)，就會(huì )造成錯誤，而且該類(lèi)錯誤很不好查。
3、 在VC及BC提供的頭文件中，除了能正好對齊在四字節上的結構外，都加了pack，否則我們編的Windows程序哪一個(gè)也不會(huì )正常運行。
4、 在 #pragma pack(n) 后一定不要include其他頭文件，若包含的頭文件中改變了align值，將產(chǎn)生非預期結果。
5、 不要多人同時(shí)定義一個(gè)數據結構。這樣可以保證一致的pack值。 |
