用C語(yǔ)言編程，如何節(jié)省存儲(chǔ)空間？
[導(dǎo)讀]一、C語(yǔ)言的共用體union共用體是一種特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型，允許您在相同的內(nèi)存位置存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。什么意思呢，就是在同一塊內(nèi)存存儲(chǔ)可以定義多個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型，但是在使用的時(shí)候，只有一個(gè)變量有效。這里就有一個(gè)問(wèn)題，變量有大有小呀，對(duì)的，所以這個(gè)時(shí)候共用體的空間為內(nèi)部變量最大占用空間的值。...
一、C語(yǔ)言的共用體union
共用體是一種特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型，允許您在相同的內(nèi)存位置存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
什么意思呢，就是在同一塊內(nèi)存存儲(chǔ)可以定義多個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型，但是在使用的時(shí)候，只有一個(gè)變量有效。
這里就有一個(gè)問(wèn)題，變量有大有小呀，對(duì)的，所以這個(gè)時(shí)候共用體的空間為內(nèi)部變量最大占用空間的值。
如此這般，共用體就可以通過(guò)共享存儲(chǔ)空間，來(lái)避免當(dāng)前沒(méi)有被使用的變量所造成的存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。
共用體的成員可以使用任何數(shù)據(jù)類(lèi)型，但是一個(gè)共用體所占用的存儲(chǔ)空間的字節(jié)總數(shù)，必須保證至少足以能夠容納其占用空間字節(jié)數(shù)最大的成員。并且共用體每次只允許訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)成員，也就是一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，確保按照正確的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)訪(fǎng)問(wèn)共用體中的數(shù)據(jù)，就是你的責(zé)任了。
先看看union的格式：
union [tag]{member definition;member definition;...member definition;} [variables];其中：
- union為類(lèi)型變量；
- tag為共用體的標(biāo)記；
- member definition為變量的定義；
舉個(gè)例子：
union test{int i;float f;double d;char str[20];} data;通過(guò)這個(gè)例子可以看到，這個(gè)結(jié)構(gòu)體的大小是多少呢？可以通過(guò)程序來(lái)確認(rèn)一下。
OK，這次我們來(lái)聊聊結(jié)構(gòu)體。
任務(wù)來(lái)了，我想讓你給學(xué)生建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該怎么來(lái)做。
這個(gè)學(xué)生包含的信息如下：
- ID：也就是學(xué)號(hào)，唯一區(qū)別碼，用整型表示
- Name：姓名，用字符串表示
- Age：年齡，用整型表示
- Sex：性別，用字符串表示
按照目前學(xué)過(guò)的知識(shí)我們的代碼如下，比如先來(lái)一個(gè)李雷同學(xué)的吧：
#include #include union test{int i;float f;double d;char str[20];}; int main( ){union test data; printf( "data size : %d\n", sizeof(data)); return 0;}二、C語(yǔ)言 共用體的訪(fǎng)問(wèn)
共用體的訪(fǎng)問(wèn)與結(jié)構(gòu)體類(lèi)似，也是有2種類(lèi)型，我們只看看成員訪(fǎng)問(wèn)運(yùn)算符.。
所以按照通用的賦值方式，來(lái)看一下是否按照我們預(yù)定的方式運(yùn)行。
/*beginner/union/union2.c*/#include #include union Data {int i;float f;char str[20];};int main(){union Data data; data.i = 123; data.f = 456.0;strcpy(data.str, "Hello World");printf("data.i : %d\n", data.i);printf("data.f : %f\n", data.f);printf("data.str : %s\n", data.str);return 0;}從結(jié)果上來(lái)看，what are you弄啥嘞，感覺(jué)什么跟什么呀，只有最后的字符串是正確的，這也就間接證明了共用體使用相同的存儲(chǔ)空間，其他類(lèi)型的賦值會(huì)破壞原先的賦值，正常情況下只有最后一次的賦值才會(huì)保證正確結(jié)果。
所以，我們需要在每次賦值后直接查看結(jié)果，是可以保證結(jié)果正確的：
/*beginner/union/union3.c*/#include #include union Data {int i;float f;char str[20];};int main(){union Data data; data.i = 123;printf("data.i : %d\n", data.i); data.f = 456.0;printf("data.f : %f\n", data.f);strcpy(data.str, "Hello World");printf("data.str : %s\n", data.str);return 0;}再次運(yùn)行，可以看到結(jié)果就按照預(yù)想的進(jìn)行了。
編譯運(yùn)行
#beginner/union/MakefileALL : union1 union2 union3
union1: union1.cgcc -o union1 union1.c
union2: union2.cgcc -o union2 union2.c
union3: union3.cgcc -o union3 union3.c
.PHONY : clean
clean:rm -f union1 union2 union3輸出結(jié)果
$ ./union2data.i : 1819043144data.f : 1143139122437582505939828736.000000data.str : Hello World
$ ./union3data.i : 123data.f : 456.000000data.str : Hello World三、除了共用體，還有什么可以節(jié)省存儲(chǔ)？
C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)體位域
前面可以看到，使用unoin共用體可以節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。
同樣，在結(jié)構(gòu)體或者共用體中，使用位域也可以達(dá)到這個(gè)效果。
先看看什么時(shí)候可以使用位域，這個(gè)特點(diǎn)大多數(shù)人都不會(huì)用到，用到的大部分人都基本跟底層打交道，比如驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)等。
先看一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，比如我們的紅綠燈系統(tǒng)，先定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體：
typedef struct{unsigned int red;unsigned int green;unsigned int yellow;} TrafficLight;此時(shí)如果看一下TrafficLight結(jié)構(gòu)體的大小，應(yīng)該是12個(gè)字節(jié)
是我們知道對(duì)于這幾種燈而言，只有2種狀態(tài)，開(kāi)和關(guān)，也就是1和0，也就是1個(gè)bit其實(shí)就能表達(dá)，所以針對(duì)這種情況，有了位域的概念，先看一下位域的聲明：
typedef struct{ type name : width;}- type：整數(shù)類(lèi)型
- name：為位域的名稱(chēng)
- width：為位域中位的數(shù)量，其值需要小于等于type指定的類(lèi)型大小
所以交通燈的結(jié)構(gòu)體使用位域的概念就如下所示：
typedef struct{unsigned int red : 1;unsigned int green : 1;unsigned int yellow : 1;} TrafficLight1;三色紅綠燈加起來(lái)一共需要3個(gè)bit，所以一個(gè)無(wú)符號(hào)整型就可以容納這些值了，此時(shí)看一下這個(gè)結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度，應(yīng)該為4。
總結(jié)一下：
當(dāng)結(jié)構(gòu)體或共用體中有無(wú)符號(hào)整型或有符號(hào)整型成員時(shí)，C語(yǔ)言允許用戶(hù)指定這些成員所占用的存儲(chǔ)位數(shù)，即位域。通過(guò)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在它們所需的最小數(shù)目的存儲(chǔ)位內(nèi)，位域能夠有效地提供存儲(chǔ)空間的利用率，但是，要注意，位域成員必須被聲明為有符號(hào)整型或無(wú)符號(hào)整型。
代碼如下：
/*beginner/struct/struct6.c*/#include
int main(){
typedef struct {unsigned int red;unsigned int green;unsigned int yellow; } TrafficLight;
TrafficLight trafficlight;
printf("The size of TrafficLight %d\n", sizeof(trafficlight));
typedef struct {unsigned int red : 1;unsigned int green : 1;unsigned int yellow : 1; } TrafficLight1;
TrafficLight1 trafficlight1;
printf("The size of TrafficLight1 %d\n", sizeof(trafficlight1));
return 0;}編譯運(yùn)行
直接輸入make就可以了。
#beginner/struct/Makefile
struct6: struct6.cgcc -o struct6 struct6.c運(yùn)行輸出如下：$ ./struct6The size of TrafficLight 12The size of TrafficLight1 4擴(kuò)展
既然位域指定了長(zhǎng)度位，所以就涉及到萬(wàn)一賦值超過(guò)了會(huì)發(fā)生什么情況，可以通過(guò)給紅綠燈賦一個(gè)大值看看。
比如復(fù)制一個(gè)2，那么會(huì)得到如下警告：
warning: implicit truncation from ‘int’ to bit-field changes value from 2 to 0 [-Wbitfield-constant-conversion]編譯有警告，不過(guò)還是生成了可執(zhí)行文件，運(yùn)行下看看結(jié)果吧。
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