位域使用 · 今天又是美好的一天！

Posted 2022-09-21 petewell

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位域对齐和枚举类型长度问题

问题1

? 今天再改代码时碰到一个位域使用问题，位域是指信息在存储时，并不需要一个完整的字节，而只需要占一个或几个二进制位。又称为”位段”。所谓“位域”是把一个字节或多个字节中的二进制位划分多个部分，并指定每个域的位数。每个域定义一个域名，之后就可以通过直接调用域名进行操作。定义一个位域类型如下：

struct bs int a:8; int b:2; int c:6;;

? 因为之前使用时是直接套过来的，没有了解具体的对齐方式，改动是也是一位一位往下使用的，没有出现对齐问题。这次由于要按对方设备的数据格式排列，所以在测试时出现了数值不对的现象。 去网上查到了使用和对齐规则如下：

1. 宽度为 0 的一个未命名位域强制下一位域对齐到其下一type边界，其中type是该成员的类型。
2. 位域的长度不能大于指定类型固有长度，比如说int的位域长度不能超过32，bool的位域长度不能超过8
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
4. 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
5. 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
6. 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（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式
7. 如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩
8. 不能对位段进行取地址操作
9. 若位段占的二进制位数为0，则这个位段必须是无名位段，下一个位段从下一个位段存储单元开始存放
10. 若位段出现在表达式中，则会自动进行整型升级，自动转换为int型或者unsigned int
11. 对位段赋值时，最好不要超过位段所能表示的最大范围，否则可能会造成意想不到的结果
12. 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。

所以找到出错原因为配置位域时未使用字节分配给一个域名的bit大于当前字节剩余的bit位数，导致该位域从新在新的存储单元中开始分配，出现数据错位（规则5）。更改方法为将未使用域名内容分成两份，一份用于补齐当前存储单元剩余的位数，剩下的定义为另一个域名。

问题2

? 该位域成员使用的枚举类型定义的，最开始发现问题时，怀疑是否枚举类型在使用位域存储方式会不太一样，所以将未使用的域名类型给定义为int型，发现数据正常，问题解决了！下图第一个时最开始的结构，第二个是补充适当位的结构，第三个是直接将无用位域改为int 测得3个数据结构的大小分别为5、4、4字节，所以第三个是符合规则6，进行了压缩， 另在三个结构里多分配一位得到的结构整体大小位8字节（12）

以上内容是在keil+c+Stm32下实现的。

原文:大专栏  位域使用 · 今天又是美好的一天！