位段与枚举

1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char 属于整形家族类型
2. 位段的空间上是按照需要以4个字节 int 或者1个字节 char 的方式来开辟的。每次开辟一定空间后使用如果不够用再开辟
3. 位段涉及很多不确定因素位段是不跨平台的注重可移植的程序应该避免使用位段。

对于上面的例子int类型创建4个字节32位a需要2bit还剩30继续分配b5bit还剩25继续分配c10bit还剩15bit空间无法容纳d所需的30bit此时就需要重新开辟4byte空间的大小。因此最终A的大小为8byte。

然而在我们上述分析的过程中存在两个个问题。

1、分配完c后第一次开辟的4byte中剩下的15bit是否会被利用起来存放d的一部分内容还是直接浪费掉

2、每次开辟出来4byte空间的大小我们的数据是从高地址开始存放还是低地址这其中是否还存在大小端字节序存储的问题是否与编译器的实现有关

下面我们来验证其在VS2022环境中的内存开辟和使用规则。

在VS中我们发现由于每次开辟1个bytechar或int每次开辟4byte都是从低地址向高地址开辟已经在内存中开辟不是形成后往内存中放用完后再开辟别的因此不存在大小端字节序存储的问题。但是存在数据从这段空间的低位开始存储还是高位开始存储的问题。

VS2022中是从这段空间的低位开始存储数据并且多余的空间在开辟下一段空间前会被浪费。

同时位段是不存在内存对齐的。因为本身就是为了节约空间的。

再拆开细节来说内存对齐是由于平台原因和性能即时间原因两方面考虑的。

位段中由于都是整型家族且位段的使用一般是连续的char或int类型与cpu可以较好的兼容因此在速度、性能上具有优势。结构体是拿空间换时间性能由于内存对齐也有优势。

同时对于内存较小的数据可以更精确的集中处理结构体只能让小的尽可能集中。

3、位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。16位机器最大1632位机器最大32写成27在16位机
器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当一个结构包含两个位段第二个位段成员比较大无法容纳于第一个位段剩余的位时是
舍弃剩余的位还是利用这是不确定的。

4、位段的应用

在计算机网络中例如AB两用户间数据的传输还需要对其进行封装。封装的过程就会对空间进行额外的消耗。在如今大数据时代我们传输的每个信息如果都要浪费不必要的空间就会导致严重的空间浪费。因此对于封装部分的额外数据例如仅占用4bit或8bit最好使用位段实现使其“小巧”一些即避免了空间的浪费也进一步提高了性能提高传输速度。网络负载减少

总的来说位段就是结构体在节约空间方面的延伸但是具有跨平台方面的问题且成员只能是整型家族。