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關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。

C語言的STRUCT提供了一種叫bit field的語法,可以根據需要決定成員占用某字節的從X位到Y位,例如,下面一個結構:
struct tagtest
{
???char a:4;
?? char b:2;
?? char c:2;
};

這個定義的含義是整個結構是一個字節長度,成員a占4位,b占2位,c占2位。這樣定義以后,我們可以方便的通過設置成員的值來設置結構,而不需要進行位操作了。例如:
tagtest myTest;
myTest.a = 10;
myTest.b = 2;
myTest.c = 1;

但今天發現一個問題,就是windows系統上的和MAC上對待這個結構是不同的;現象如下:
如果在windows上這是上面的值,在MAC上得到的結構成員值為:
myTest.a = 6;myTest.b = 2;myTest.c = 2;
仔細分析之后覺得這個不是字節序的問題,因為字節序對一個字節是不起作用的,如果起作用那傳輸數據就麻煩了了;那么是什么問題導致的呢?
應該是編譯器造成的,規律如下:
在WINDOS上,編譯器認為c是字節的高位,而a是字節的低位;但MAC上正好相反了;a 是字節的低位,c是字節的低位。
緊記在心!!!

posted on 2006-09-08 14:04 笨笨 閱讀(5872) 評論(27)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 調試

評論

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-11 08:38 cmdn

這應該就是大端和小端的問題吧!  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-11 08:53 笨笨

如果你說是,那么我說你錯了  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-11 08:54 笨笨

仔細看文章  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-13 16:46 Perry

C語言沒有規定位段的存儲順序,因此是編譯器相關的,這個好像在不少書上都強調過記得

但是如果在同一個程序里只使用.運算符操作應該是不會有問題的啊,只會在把各位段作為整體(例如一個位段和整數的union)操作,或者在windows下寫入文件再在mac下讀出來才會有你說的情況發生罷?  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-13 21:15 笨笨

不是的,測試結果告訴我,在兩種操作系統中即使為該結構體設置同樣的值,對應的成員值是不一樣的。  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-18 20:43 Perry

不懂你的意思
“即使為該結構體設置同樣的值,對應的成員值是不一樣的”
你是說如果賦值
myTest.a = 10;
myTest.b = 2;
myTest.c = 1;
會得到結果
myTest.a == 6;myTest.b == 2;myTest.c == 2;

這顯然是不可能的!  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-19 09:16 笨笨

可能是我描述有問題,或者你的理解有問題,呵呵。
當然,設置和取值是在不同的操作系統上。例如:
myTest.a = 10;
myTest.b = 2;
myTest.c = 1;
16進制是0X64
在WINDOWS上,然后將該結構,發送到MAC 上
這個結構的緩沖區仍然是0X64,我有一個緩沖區保存它,例如:
char buf[1];
buf[0] = 0X64;
然后強制轉換,tagtest * pMyTest = (tagtest *)buf;
這個時候,各成員的值是:
myTest.a == 6;myTest.b == 2;myTest.c == 2;
如果再不明白就沒有辦法了。

不要總是說impossible!  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-21 09:20 bobby567

Perry說可能與編繹器有關系,請問你在WINDOWS和MAC上是使用的同一編繹器嗎???
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# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-21 10:20 笨笨

文章中已經提到是和編繹器有關系的。  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-21 11:19 Perry

請注意我的第一次回復
或者在windows下寫入文件再在mac下讀出來才會有你說的情況發生罷?
你的回答是:不是的

或許你并不是寫文件,而是網絡傳,但我想你應該可以明白我的意思  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-09-22 10:19 笨笨

你這里沒有完全說明白,我怕你隱含了某些東西。其實我想強調的是,這不是網絡字節序的問題。  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-10-06 21:46 路過

就跟編譯器有關吧,跟操作系統有啥關系  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-10-07 16:25 笨笨

嚴格的說是和操作系統沒有關系,但是某些編譯器只能在某些操作系統上運行,所以和操作系統有間接的關系。  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-11-15 12:09 qzq

是大端小端序的問題(和CPU架構有關)。


BYTE data[] = {0x12, 0x34};
Uint16 value = *(Uint16*)data;
struct tagtest
{
char a:4;
char b:2;
char c:2;
};
tagtest* tag = (tagtest*)data;
如果大端序, value == 0x1234, 即 Uint16 保存時先先保存高字節。
tag->a == 1,即位域保存時先保存在高比特。

如果小端序, value == 0x3412, 即 Uint16 保存時先保存低字節。
tag->a == 2, 即位域保存時先保存在低比特。





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# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-11-17 09:26 笨笨

你高錯了吧  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-11-17 09:26 笨笨

我說的可以是一個字節啊  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-12-06 16:31 wwxxdd1982

字節序說的是多于一個字節以上的字節在內存中的存儲順序!!!!
bit field指的bit!!!!根本扯不到一起

我只想說如果是在連續的win 和 mac都在連續的內存空間內你說的
現象是不會發生的!如果在不連續的空間內就很有可能了。

C的標準語法里并沒有說bit field 是連續存儲的哦~~~~
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# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-12-13 09:08 qzq


大端小端序不光是字節序,還包括比特序,這個是和CPU架構有關的。編譯器只不過是配合CPU架構,所以不同CPU架構的表現不同,PC、MAC 上的正好不同,x86是小端,MAC的CPU是大端序。
  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2006-12-13 21:00 windcsn

qzq能給個介紹關于bit序的地方嗎?說實話,我可是第一次聽到這個.和CPU有關不假,可從來么有聽說過CPU的字節上的bit順序不同,指教  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2007-06-01 10:07 暗暗

在WINDOS上,編譯器認為c是字節的高位,而a是字節的低位;但MAC上正好相反了;a 是字節的低位,c是字節的低位。

you筆誤  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2007-06-01 14:59 暗暗

應該是X86和MAC體系的不同吧
X86:
x86的位是從右到左的填入,在這里就是0110 1010了
其中a就是1010,b是10c是10
MAC:
MAC的是從左到右的填入,讀的時候當然也把寫的時候當成從左到右
所以先天在這里就成了a為0110,b為10,c為10
也就是a為6,b為2,c為2。
這跟大端小端沒關系,大端小端說的是字節間的關系。
這里是字節內部的位的排列順序,對吧
謝謝lz,我也懂了,嘿嘿  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2007-09-13 21:51 螞蟻終結者

不錯,以前只知道bit field不好移植,今天算是見到實際例子了  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2008-02-14 17:01 狂.玫瑰

看到暗暗的回復才有如夢初醒的感覺,感謝樓主給出的實際例子.  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2008-04-13 13:13 樹欲靜而風不止

看一看windows 的編譯器:
mytest.a=10;
00401024 mov al,byte ptr [mytest]
00401027 and al,0F0h
00401029 or al,0Ah
0040102B mov byte ptr [mytest],al
mytest.b=2;
0040102E mov al,byte ptr [mytest]
00401031 and al,0CFh
00401033 or al,20h
00401035 mov byte ptr [mytest],al
mytest.c=1;
00401038 mov al,byte ptr [mytest]
0040103B and al,3Fh
0040103D or al,40h
0040103F mov byte ptr [mytest],al
先定義的域在windows 上被翻譯為字節的低bit.
Mac 我沒有試,想必是被編譯器把先定義的bit看成了
高bit, 我們沒有直接進行位操作,是編譯器為我們做了。
笨笨說的是對的。  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2012-06-18 10:31 scorpioo

可以參考一下這個:
How Endianness Effects Bitfield Packing
http://mjfrazer.org/mjfrazer/bitfields/  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2016-03-28 19:54 test

原則1:無論cpu架構,結構體bit-field成員,bit地址是遞增的。
原則2:bitfields的每個比特,bigendian中,MSB(人類讀的最高有效位)在低地址, little endian,則MSB在高地址。
所以:
myTest.a = 10;
myTest.b = 2;
myTest.c = 1;

在intel上,MSB在高位
a=10(bit3~0=1010),b=2(bit5~4=10),c=1(bit7~6=01)
合起來是含義(人類讀法):bit7~0=0x6A。

在mac上,MSB放在低地址:
a=10=1010 B同樣使用低bit3~0,不過高位(MSB)在bit0,寫作bit0~3 =1010
b=2 = 10 B ,同樣使用較高地址bit 4~5,不過高位在bit4,bit4~5寫作10
c=1 = 01 B,同樣使用最高地址bit6和7,高位在bit6,bit6,7 寫作 01
于是,含義(人類讀法):bit0~7=10101001 B=0xA5  回復  更多評論   

# re: 關于C結構體bit field的跨平臺的教訓。 2016-03-28 19:59 test

原則1:無論cpu架構,結構體bit-field成員,bit地址是遞增的。
原則2:bitfields的每個比特,bigendian中,MSB(人類讀的最高有效位)在低地址, little endian,則MSB在高地址。
所以:
myTest.a = 10;
myTest.b = 2;
myTest.c = 1;

在intel上,MSB在高位
a=10(bit3~0=1010),b=2(bit5~4=10),c=1(bit7~6=01)
合起來是含義(人類讀法):bit7~0=01101010=0x6A。

在mac上,MSB放在低地址:
a=10=1010 B同樣使用低bit3~0,不過高位(MSB)在bit0,寫作bit0~3 =1010
b=2 = 10 B ,同樣使用較高地址bit 4~5,不過高位在bit4,bit4~5寫作10
c=1 = 01 B,同樣使用最高地址bit6和7,高位在bit6,bit6,7 寫作 01
于是,含義(人類讀法):bit0~7=10101001 B=0xA9  回復  更多評論   

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