C语言之C语言底层操作

"C语言之C语言底层操作" C语言是一种低级编程语言，它的设计初衷是为了在 Unix 操作系统上编写操作系统的核心部分。因此，C语言具有强大的底层操作能力，能够直接访问和操作计算机硬件资源。本文将详细介绍C语言的底层操作，包括移位操作、位段结构、字节对齐等。 一、移位操作 移位操作是C语言中的一种基本操作，它可以将变量中的每一位向右或向左移动。右移操作符是>>,左移操作符是<<。例如，a >> 2 将变量a中的每一位向右移动2位。移位操作的结果取决于被移位的变量的类型，如果是无符号数，则腾空位被置为0，如果是有符号数，则腾空位可能被置为0或符号位。 在使用移位操作时，需要注意两个问题： 1. 腾空位是填0还是符号位？答案取决于被移位的变量类型。如果是无符号数，则腾空位被置为0，如果是有符号数，则腾空位可能被置为0或符号位。 2. 什么数可以作移位的位数？答案是，如果移动n位，那么移位的位数要不小于0，并且一定要小于n。 二、位段结构 位段结构是一种特殊的结构，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。位结构的定义形式为： 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。变量名是选择项，可以不命名，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; 位结构成员的访问与结构成员的访问相同。例如，访问上例位结构中的bgcolor成员可以写成：ch.bgcolor 使用位结构可以节省存储空间。例如，下面定义了一个结构体： struct info{ char name[8]; int age; struct addr address; float pay; unsigned state: 1; unsigned pay: 1; }workers; 这个结构体定义了关于一个工人的信息，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。 三、字节对齐 字节对齐是指编译器在编译结构体时，为了提高计算机的存取速度，自动地在结构体成员之间添加填充字节的过程。例如，下面定义了一个结构体： struct stu1{ int a; char b;}; sizeof(stu1)的结果为多少？答案是8，这是因为编译器在char b的后面添加了三个字节的填充字节，以便提高计算机的存取速度。 类似地，下面定义了另一个结构体： struct stu2{ char b; int a;}; sizeof(stu2)的结果也是8，这是因为编译器在char b的后面添加了三个字节的填充字节，以便提高计算机的存取速度。 在实际编程中，需要注意字节对齐的问题，以便编写高效的代码。