大小端和结构体位域

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大小端和结构体位域

大小端

什么是大小端

Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
1) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
2) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
举一个例子，比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为：
1)大端模式：
低地址 —————–> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
2)小端模式：
低地址 ——————> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12
可见，大端模式和字符串的存储模式类似。
3)下面是两个具体例子：
16bit宽的数0x1234在Little-endian模式（以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

内存地址 小端模式存放内容 大端模式存放内容
0x4000 0x34 0x12
0x4001 0x12 0x34

32bit宽的数0x12345678在Little-endian模式以及Big-endian模式）CPU内存中的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为：

内存地址 小端模式存放内容 大端模式存放内容
0x4000 0x78 0x12
0x4001 0x56 0x34
0x4002 0x34 0x56
0x4003 0x12 0x78

4)大端小端没有谁优谁劣，各自优势便是对方劣势：
大端：容易判断正负（offset(0)）；
ps:通常情况下，ARM是大端模式；X86是小端模式；
小端：易于进行数据类型转换，1、2、4字节的存储方式一样。

判断大小端

可以使用程序判断CPU模式是大端还是小端

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{

	int a=0x1234;
	char b=*(char*)&a;
	if(b==0x12)
		printf("big end\n");
	else
		printf("little end\n");
	return 0;
	}

位域

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。位段成员必须声明为int、unsigned int或signed int类型（short char long）。

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： 

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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： 

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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。

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

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.位域的长度不能大于数据类型本身的长度，比如int类型就能超过32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： 

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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。 

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struct bs     
{     
    unsigned a:1;     
    unsigned b:3;     
    unsigned c:4;     
} bit,*pbit;     
bit.a=1;     
bit.b=7; //注意：位域的赋值不能超过该域所能表示的最大值，如b只有3位，能表示的最大数为7，若赋为8，就会出错   
bit.c=15;

C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型，但编译器几乎都对此作了扩展，
允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储，其大致规则为：

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，Dev-C++，GCC采取压缩方式；
4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5) 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。