结构体位域

有的数据在存储时,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,但gcc没有bool变量,为了节省存储空间,并使处理简便,比较常见的方式是使用宏或函数的方式取变量中某些位的值,比如:

#define FLAG1(st) (st.flag&0x01)
#define FLAG2(st) (st.flag&0x02)
#define FLAG3(st) (st.flag&0x04)
#define FLAG4(st) (st.flag&0x08)
#define PROTOCOL(st) ((st.flag>>4)&0x0f)
typedef struct _stData{
    unsigned char flag;
    ... ...
}stData;

这样取值比较费劲,存起来更费劲,且不够直观。
这种情况下C语言还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变量用一个字节的几个二进制位域来表示。
比如我需要大量使用的结构体(如大链表的node)或在移动网络中的socket通信等环境中存储多个标记变量,就可以这样定义结构体:

typedef struct{
    short flag1:1,
          flag2:1,
          flag3:1,
          flag4:1;
    short protocol:4;
    ... ...
}stNode;

这样4个flag和一个protocol将总共只占用一个字节。不再需要定义宏,直接使用域名即可很方便地作存取访问。
如果再去掉对齐优化

#pragma pack(push)
#pragma pack(1)
typedef struct{
    ... ...
}stNodeA;
#pragma pack(pop)

或者

typedef struct{
    ... ...
}__attribute__((aligned(1))) stNodeB;

将可能进一步减小结构体占用空间。

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