C语言之C语言的底层操作 (1)

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
　　{
　　char ch1;
　　long lo1;
　　char ch2;
　　} test1;
　　#pragma pack() 　　

　　现在　　

　　Align of STest1 = 4 , sizeof STest1 = 12 ( 4 * 3 )
　　test1在内存中的排列如下（ FF 为 padding ）：
　　00 -- -- -- 04 -- -- -- 08 -- -- -- 12 -- -- --
　　01 FF FF FF 01 01 01 01 01 FF FF FF
　　ch1 -- lo1 -- ch2
　　#pragma pack(2) //指定Align为 2
　　struct STest2
　　{
　　char ch3;
　　STest1 test;
　　} test2;
　　#pragma pack()
　　现在 Align of STest1 = 2, Align of STest2 = 2 , sizeof STest2 = 14 ( 7 * 2 )

　　test2在内存中的排列如下：　　

　　00 -- -- -- 04 -- -- -- 08 -- -- -- 12 -- -- --
　　02 FF 01 FF FF FF 01 01 01 01 01 FF FF FF
　　ch3 ch1 -- lo1 -- ch2

　　注意事项：

　　1、 这样一来，编译器无法为特定平台做优化，假如效率很重要，就尽量不要使用#pragma pack，假如必须使用，也最好仅在需要的地方进行配置。

　　2、 需要加pack的地方一定要在定义结构的头文档中加，不要依赖命令行选项，因为假如很多人使用该头文档，并不是每个人都知道应该pack。这特别表现在为别人研发库文档时，假如一个库函数使用了struct作为其参数，当调用者和库文档研发者使用不同的pack时，就会造成错误，而且该类错误很不好查。

　　3、 在VC及BC提供的头文档中，除了能正好对齐在四字节上的结构外，都加了pack，否则我们编的Windows程式哪一个也不会正常运行。

　　4、 在 #pragma pack(n) 后一定不要include其他头文档，若包含的头文档中改变了align值，将产生非预期结果。

　　5、 不要多人同时定义一个数据结构。这样能够确保一致的pack值。