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水滴石穿C语言之C语言的底层操作

2008-02-23 05:26:26来源：互联网阅读 ()

　概述

　　C语言的内存模型基本上对应了现在von Neumann（冯·诺伊曼）电脑的实际存储模型，很好的达到了对机器的映射，这是C/C 适合做底层研发的主要原因，另外，C语言适合做底层研发更有另外一个原因，那就是C语言对底层操作做了很多的的支持，提供了很多比较底层的功能。

　　下面结合问题分别进行阐述。

　　问题：移位操作

　　在运用移位操作符时，有两个问题必须要清楚：

　　(1)、在右移操作中，腾空位是填 0 还是符号位；

　　(2)、什么数能够作移位的位数。

　　答案和分析：

　　">>"和"<<"是指将变量中的每一位向右或向左移动, 其通常形式为:

　　右移: 变量名>>移位的位数

　　左移: 变量名<<移位的位数

　　经过移位后, 一端的位被"挤掉",而另一端空出的位以0 填补,在C语言中的移位不是循环移动的。

　　(1) 第一个问题的答案很简单，但要根据不同的情况而定。假如被移位的是无符号数，则填 0 。假如是有符号数，那么可能填 0 或符号位。假如您想解决右移操作中腾空位的填充问题，就把变量声明为无符号型，这样腾空位会被置 0。

　　(2) 第二个问题的答案也很简单：假如移动 n 位，那么移位的位数要不小于 0 ，并且一定要小于 n 。这样就不会在一次操作中把任何数据都移走。

　　比如，假如整型数据占 32 位，n 是一整型数据，则 n << 31 和 n << 0 都合法，而 n << 32 和 n << -1 都不合法。

　　注意即使腾空位填符号位，有符号整数的右移也不相当和除以。为了证实这一点，我们能够想一下 -1 >> 1 不可能为 0 。

　　问题：位段结构

struct RPR_ATD_TLV_HEADER
{
ULONG res1:6;
ULONG type:10;
ULONG res1:6;
ULONG length:10;
};

　　位段结构是一种特别的结构, 在需按位访问一个字节或字的多个位时, 位结构比按位运算符更加方便。

　　位结构定义的一般形式为:

struct位结构名{
　数据类型变量名: 整型常数;
　数据类型变量名: 整型常数;
} 位结构变量;

　　其中: 整型常数必须是非负的整数, 范围是0~15, 表示二进制位的个数, 即表示有多少位。

　　变量名是选择项, 能够不命名, 这样规定是为了排列需要。

　　例如: 下面定义了一个位结构。

struct{
　unsigned incon: 8; /*incon占用低字节的0~7共8位*/
　unsigned txcolor: 4;/*txcolor占用高字节的0~3位共4位*/
　unsigned bgcolor: 3;/*bgcolor占用高字节的4~6位共3位*/
　unsigned blink: 1; /*blink占用高字节的第7位*/
}ch;

　　位结构成员的访问和结构成员的访问相同。

　　例如: 访问上例位结构中的bgcolor成员可写成:

ch.bgcolor

　　位结构成员能够和其他结构成员一起使用。按位访问和配置，方便&节省

　　例如:

struct info{
　char name[8];
　int age;
　struct addr address;
　float pay;
　unsigned state: 1;
　unsigned pay: 1;
}workers;'

　　上例的结构定义了关于一个工从的信息。其中有两个位结构成员, 每个位结构成员只有一位, 因此只占一个字节但保存了两个信息, 该字节中第一位表示工人的状态, 第二位表示工资是否已发放。由此可见使用位结构能够节省存贮空间。

　　注意不要超过值限制

　　问题：字节对齐

　　我在使用VC编程的过程中，有一次调用DLL中定义的结构时，发觉结构都乱掉了，完全不能读取正确的值，后来发现这是因为DLL和调用程式使用的字节对齐选项不同，那么我想问一下，字节对齐究竟是怎么一回事？

　　答案和分析：

　　关于字节对齐：

　　1、当不同的结构使用不同的字节对齐定义时，可能导致他们之间交互变得很困难。

　　2、在跨CPU进行通信时，能够使用字节对齐来确保唯一性，诸如通讯协议、写驱动程式时候寄存器的结构等。

　　三种对齐方式：

　　1、自然对齐方式（Natural Alignment）：和该数据类型的大小相等。

　　2、指定对齐方式：

#pragma pack(8) //指定Align为 8；
#pragma pack() //恢复到原先值

　　3、实际对齐方式：

Actual Align = min ( Order Align, Natual Align )

　　对于复杂数据类型（比如结构等）：实际对齐方式是其成员最大的实际对齐方式：

Actual Align = max( Actual align1,2,3，…)

　　编译器的填充规律：

　　1、成员为成员Actual Align的整数倍，在前面加Padding。

　　成员Actual Align = min( 结构Actual Align，设定对齐方式)

　　2、结构为结构Actual Align的整数倍，在后面加Padding.

　　例子分析：

#pragma pack(8) //指定Align为 8
struct STest1
{

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