C語言學習筆記(14)

1. 位域

我們來看一個表示日期的結構體：

typedef struct{    unsigned int year;    unsigned int month;    unsigned int day;}MyDate;

但是我們可以發現，其實year最大也不會超過四位元，month也就是12，而day最大也就是31。但是我們在上述的結構體中，卻為其分配了4*3=12位元組的記憶體，是不是很浪費呢？

C語言為瞭解決這個問題，提出了一個概念，叫位域。看段代碼：

typedef struct{    unsigned int year:7;    unsigned int month:4;    unsigned int day:5;}MyDate;

這個的意思是，我為結構體中的每一個欄位分配指定的位元，比如，我為year分配了7位。這樣就有效地節省了記憶體。

網上有著有限的幾篇關於位域的文章，我覺得在CSDN的一個文章中，對於關於位域分配記憶體的情況說的最為詳細，原封不動地拿下來了：

C99規定int、unsigned   int和bool可以作為位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴充，

允許其它類型類型的存在。

使用位域的主要目的是壓縮儲存，其大致規則為：

1)   如果相鄰位域欄位的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的字

段將緊鄰前一個欄位儲存，直到不能容納為止；

2)   如果相鄰位域欄位的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的字

段將從新的儲存單元開始，其位移量為其類型大小的整數倍；

3)   如果相鄰的位域欄位的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方

式，Dev-C++採取壓縮方式；

4)   如果位域欄位之間穿插著非位域欄位，則不進行壓縮；

5)   整個結構體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數倍。

2. 再談聯合體

在之前，我們談到過使用聯合體來節約記憶體空間，但是聯合體也經常被用於一個其他的目的：從兩個或更多的角度去看待記憶體塊。

例如：

union int_Date{    int i;    MyDate dt;};

在上面的程式中，我們就可以用兩種視角（整數視角和日期視角）來看待一個資料。

我們知道，在X86的機器中，我們常常會用到4個16位寄存器，這四個16位寄存器又可以分成8個8位的寄存器。例如，當我們改變ax的時候，其實al和ah也同時發生了改變，那麼我們可以把這個關係用聯合體來表示。

typedef union {    struct     {        short ax,bx,cx,dx;    }word;    struct    {        char al,ah,bl,bh,cl,ch,dl,dh;    }byte;}Regs;int main (void){    Regs regs;    regs.byte.ah=0x12;    regs.byte.al=0x34;    printf("%x",regs.word.ax);    return 0;}

3. volatile限定符

volatile告訴編譯器，這段記憶體空間所儲存的值是易變的。volatile通常用於指向易變記憶體空間的指標。有個例子我覺得非常恰當。

我們假設*p指向的記憶體空間用於存放使用者通過鍵盤所輸入的字元，然後我們讀取到這個字元，再將其放入到一個數組中。

但是一些優秀的編譯器會發現，在這個過程中，p和*p都未被程式顯式地改變，這樣編譯器就會對其作出最佳化，使*p只被取一次，這樣就讀入了數組中一些重複的資料，這明顯不是我們想要的。

但是當我們在*p前加上volatile限定符，其實就是在告訴編譯器，不要對該段程式進行最佳化，因為這段程式是易變的，每次的讀取都要從記憶體中去重新取得。

在C#中也有volatile關鍵字，目的也是一樣，volatile關鍵字代表某個變數可能會被多個並發的線程進行修改，所以通知編譯器不要對其進行最佳化，這樣就能保證每次取出來的值不是被緩衝的，而是最新的值。