聯(lián)合體

定義

聯(lián)合體也叫共用體，由不同的數(shù)據(jù)類型組成，其變量互斥，存儲(chǔ)方式是所有成員共用一個(gè)段內(nèi)存，共同體同一時(shí)刻只能保存一個(gè)成員的值，如果對(duì)新的成員賦值，就會(huì)將原來(lái)成員的值覆蓋掉。

特性

1. 在union中，分配內(nèi)容空間大小，等于占用內(nèi)存最大的數(shù)據(jù)類型字節(jié)大小
2. 共享一段內(nèi)存，成員變量的賦值操作，其他成員變量原有數(shù)據(jù)將成為臟數(shù)據(jù)，不可用。

例子

// 聯(lián)合體的定義
union Teacher {
    char *name; // 8
    int age; // 4
    double height; // 8
};

1. 驗(yàn)證聯(lián)合體大小

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 聯(lián)合體
        union Teacher teacher;
        teacher.name = "AngaoTu";
        teacher.age = 18;
        teacher.height = 175.0;
        
        NSLog(@"聯(lián)合體大小 size = %lu", sizeof(teacher));
        
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果：2022-07-30 15:38:42.149406+0800 聯(lián)合體+位域[9304:21445471] 聯(lián)合體大小 size = 8

可證明聯(lián)合體的大小，是由占用內(nèi)存最大的數(shù)據(jù)類型字節(jié)大小決定

2. 驗(yàn)證是否共用同一片地址

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 聯(lián)合體
        union Teacher teacher;
        teacher.name = "AngaoTu";
        teacher.age = 18;
        teacher.height = 175.0;
        
        NSLog(@"name 地址 = %p, age 地址 = %p, height 地址 = %p", &teacher.name, &teacher.age, &teacher.height);
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果：2022-07-30 15:43:05.950276+0800 聯(lián)合體+位域[10267:21450499] name 地址 = 0x7ffeefbff398, age 地址 = 0x7ffeefbff398, height 地址 = 0x7ffeefbff398

可驗(yàn)證聯(lián)合體中成員變量使用同一個(gè)地址

3. 驗(yàn)證一個(gè)成員被賦值，其他成員數(shù)據(jù)不可用

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 聯(lián)合體
        union Teacher teacher;
        teacher.name = "AngaoTu";
        teacher.age = 18;
        teacher.height = 175.0;
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果：

1. (Teacher) teacher = (name = "AngaoTu", age = 16176, height = 2.1220037829711594E-314)
2. (Teacher) teacher = (name = "", age = 18, height = 2.1219957998584539E-314)
3. (Teacher) teacher = (name = "", age = 0, height = 175)

可驗(yàn)證成員變量的賦值操作，其他成員變量原有數(shù)據(jù)將成為臟數(shù)據(jù)，不可用

優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：
  • 內(nèi)存使用更為精細(xì)、節(jié)省空間
• 缺點(diǎn)：
  • 不夠包容，成員之間會(huì)互相影響

位域

定義

有些信息在存儲(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)，而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。 例如在存放一個(gè)開關(guān)量時(shí)，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)，用一位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，并使處理簡(jiǎn)便，Ｃ語(yǔ)言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“位域”或“位段”。

聲明

• 位域的定義和結(jié)構(gòu)體的定義相仿

sturct 位域結(jié)構(gòu)名 {
  位域列表 // 格式： [類型 位域名：位域長(zhǎng)度]
};

struct bits {
    int a: 8;
    int b: 2;
    int c: 6;
}

位域的大小

struct bits {
    char a:2; 
};
// size = 1 

struct bits {
    char a:2; 
    char b:2;
};
// size = 1 

struct bits {
    char a:2; 
    char b:2;
    char c:4; 
    char d:4;
};
// size = 2

struct bits {
    int a:4;
};
// size = 4 

struct bits {
    int a:4;
    int b:4;
};
// size = 4

struct bits {
    char a:8; 
    char b:8; 
    char c:8; 
    char d:8; 
    int e:4;
};
// size = 8 

• 位域的存儲(chǔ)同樣遵循結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊規(guī)則
  • 選取該位域結(jié)構(gòu)內(nèi)聲明時(shí)的類型中長(zhǎng)度最大的類型長(zhǎng)度，為對(duì)齊方式
  • 具體可參考結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊【TODO】

特性說(shuō)明

1. 當(dāng)相鄰成員，如果它們的位寬之和小于類型的 sizeof 大小，那么后面的成員緊鄰前一個(gè)成員存儲(chǔ)，直到不能容納為止；如果它們的位寬之和大于類型的 sizeof 大小，那么后面的成員將從新的存儲(chǔ)單元開始，其偏移量為類型大小的整數(shù)倍。
2. 位域的寬度不能超過(guò)它所依附的數(shù)據(jù)類型的長(zhǎng)度，成員變量都是有類型的，這個(gè)類型限制了成員變量的最大長(zhǎng)度，: 后面的數(shù)字不能超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度。
3. 位域可以是無(wú)名位域，這時(shí)它只用來(lái)作填充或調(diào)整位置。無(wú)名的位域是不能使用的

聯(lián)合體位域

定義

把聯(lián)合體和位域結(jié)合起來(lái)的數(shù)據(jù)類型，稱為聯(lián)合體位域

聲明

union isa_t {
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
    Class cls;
};

• 由于isa_t是一個(gè)共用體，所以bits和cls共用一塊內(nèi)存空間。
• bits是一個(gè)位域，里面根據(jù)不同位定義了數(shù)據(jù)，節(jié)省空間。