C++博客-浮生如梦-文章分类-读《深入理解计算机系统》

位域

浮生如梦 — Wed, 07 Oct 2009 04:04:00 GMT

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：
struct 位域结构名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式为：类型说明符位域名：位域长度

例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
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：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}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：

1. 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：
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
unsigned c:4
}
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。

2. 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。

3. 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：
struct k
{
int a:1
int :2 /*该2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
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。

二、位域的使用位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为：位域变量名·位域名位域允许用各种格式输出。
main(){
struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
} bit,*pbit;
bit.a=1;
bit.b=7;
bit.c=15;
printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);
pbit=&bit;
pbit->a=0;
pbit->b&=3;
pbit->c|=1;
printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);
}

上例程序中定义了位域结构bs，三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的指针变量pbit。这表示位域也是可以使用指针的。
程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值。( 应注意赋值不能超过该位域的允许范围)程序第12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针方式给位域a重新赋值，赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&="，该行相当于： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值为7，与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为 3)。同样，程序第16行中使用了复合位运算"|="，相当于： pbit->c=pbit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。

浮生如梦 2009-10-07 12:04 发表评论

一些技巧（以后还有更新，未完，待续）

浮生如梦 — Wed, 07 Oct 2009 03:21:00 GMT

1、a&&5/a可以避免处以0的错误， r = j ? i/j : div_zero()也可以
2、p&&*p++不会导致间接引用空指针
3、！x^y 等价于x==y
4、由于每个小写字母的ASCII值比对应大写字母大32，要将小写字母转换为大写字母需要将第六位设为0，所以可以用
ch &=223
将小写字母转换为对应大写字母（当然也可以直接减去32）；
而将大写字母转换为对应小写字母，需要将第六位设为1，所以可以用
ch |= 32
将大写字母转换为对应小写字母（当然也可以直接加32）

浮生如梦 2009-10-07 11:21 发表评论

位运算的性质

浮生如梦 — Wed, 07 Oct 2009 03:14:00 GMT

交换律
a|b = b|a
a&b = b&a
a^b = b^a

结合律
(a|b)|c = a|(b|c)
(a&b)&c = a&(b&c)
(a^b)^c = a^(b^c)

分配律(其他类推)
a&(b|c) = (a&b)|(a&c)
a^(b|c)=(a^b)|(a^c)

其他
a|0 = a
a&1 = a
a&0 = 0

a^a = 0
a^0 =a

a|~a = 1
a&~a = 0
a&a = a
a|a = a

a|(a&b) = a
a&(a|b) = a

浮生如梦 2009-10-07 11:14 发表评论

用^实现两个数的交换——据说没有性能上的优势

浮生如梦 — Wed, 07 Oct 2009 02:39:00 GMT

void inplace_swap(int *x, int *y)
{
*x = *x ^ *y;
*y = *x ^ *y;
*x = *x ^ *y;
}

浮生如梦 2009-10-07 10:39 发表评论

用typedef将byte_pointer定义为指向unsigned char的对象的指针（新）

浮生如梦 — Wed, 07 Oct 2009 02:29:00 GMT

#include

typedef unsigned char *byte_pointer;

void show_bytes(byte_pointer start, int len)
{
    int i;
    for(i= 0; i < len; i++)
    {
        printf("%.2x", start[i]);
    }
    printf("\n");
}

void show_int(int x)
{
show_bytes((byte_pointer)&x, sizeof(int));
}

void show_float(float x)
{
    show_bytes((byte_pointer)&x, sizeof(float));
}
void show_pointer(void *x)
{
        show_bytes((byte_pointer)&x,sizeof(void*));     //sizeof(void *)????
}
int main()
{
    int ival = 10;
    float fval = (float) ival;
    int *pval = &ival;
    show_int(ival);
    show_float(fval);
    show_pointer(pval);
    return 0;
}

输出是

0a000000
00002041
74ff2200

不明白怎么来的
尤其是那个sizeof(void *)???? 、
还有那个printf("%.2x")和printf("%2x")有什么差别哦？？？

浮生如梦 2009-10-07 10:29 发表评论