联合体结合位域使用技巧

Posted 2021-05-19 lrw998

偶然在代码中看到这样一个定义：

typedef union
{
	unsigned char byte;             /**< the whole byte */

	struct
	{
		unsigned int retain : 1;    /**< retained flag bit */
		unsigned int qos : 2;       /**< QoS value, 0, 1 or 2 */
		unsigned int dup : 1;       /**< DUP flag bit */
		unsigned int type : 4;      /**< message type nibble */
	} bits;
} Header;

我在实际开发的时候很少用到和看到联合体和位域的出现，正好借这个机会学习一下。

#位域

​ 使用位域的主要目的是节约存储空间，可能某些情况下成员变量只能取几个值，那么则不需要使用一个字节甚至更大的空间去存放它。

​ 举个例子，在上面的结构体 bits 中，qos 这个成员变量只能取0，1，2这三个值，那么我们可以在其定义后面加: 2 来表示其只占用2 bit 的内存，故取值范围是[0, 3]，满足我们的要求。其它变量如 retain，dup 仅可取0或1，则只需给他们分配1 bit 的内存就可以。这样下来，整个 bits 结构体仅占用一个字节内存。

#联合体

​ 联合体的关键字是union，它与结构体的区别是：联合体的所有成员占用同一块的内存，这块内存的大小（联合体的大小）取决于成员之中占用空间最大的。且联合体中的所有成员变量的起始地址相同，画个图来解释一下：

​

​ 图中表示的是一个Header实体的内存占用情况，可以看到成员变量byte和结构体bits的起始地址是相同的，均为该联合体实体的起始地址。由于两个成员的占用空间都分别是1 Byte，故整个Header实体的占用空间大小也是1 Byte。

​ 这样做的好处就是当我们处理一帧报文的时候，由于用于存储报文的内存大多是按字节存储的，故可以直接对byte成员赋值，不需要再对每个字节进行切割再分别赋值。