iOS底层原理-004 联合体位域

联合体与结构体的区别

• 联合体(union)，与结构体(struct)有极为相似的语法结构，跟struct一样可以有多种数据类型和成员
• 结构体(struct)中所有变量是“共存”的——优点是“有容乃⼤”，全⾯；缺点是struct内存空间的分配是粗放的，不管⽤不⽤，全分配。
• 联合体(union)中是各变量是“互斥”的——缺点就是不够“包容”； 但优点是内存使⽤更为精细灵活，也节省了内存空间

union { // 联合体
    int I;
    double x;
    char str[16];
} myUnion;
struct {  // 结构体
    int I;
    double x;
    char str[16];
} myStruct;

位域 bit fields

位域是指信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。 这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

验证

• 例如定义一个类，car，为这个car定义四个属性，前进，后退，左转，右转。每一个属性需要一个int来表示。打印初始化后占用的内存。

@interface LGCar : NSObject
@property (nonatomic,assign) int front;
@property (nonatomic,assign) int back;
@property (nonatomic,assign) int left;
@property (nonatomic,assign) int right;
@end
LGCar *p1 = [LGCar alloc];
NSLog(@"对象类型占用的内存大小：%lu",sizeof(p1));
NSLog(@"对象实际占用的内存大小：%lu",class_getInstanceSize([p1 class]));
NSLog(@"对象实际分配的内存大小：%lu",malloc_size((__bridge const void*)(p1)));

int

一共分配了32字节的内存

@interface LGCar : NSObject
 @property (nonatomic,assign) BOOL back;
@property (nonatomic,assign) BOOL left;
@property (nonatomic,assign) BOOL right;
@end

反正也是只是表示是否的属性，那用BOOL来表示不是可以减少内存这样下来的，换成BOOL属性再输出一下

BOOL

明显占用字节小了好多，因为每一个属性都用一个字节表示

• 那还有优化的空间么，我们知道，一个字节是8位。那如果用一位来表示一个属性呢。这就是联合体位域，8个属性就可以在同一个字节里表示了
  在这里放一个 struct 和union做比较

struct {
    char front;
    char back ;
    char left   ;
    char right  ;
    char front1 ;
    char back2  ;
    char left3  ;
    char right4 ;
    
}Mystruct;
union {
    char bits;
    struct {
        char front  : 1;
        char back   : 1;
        char left   : 1;
        char right  : 1;
        char front1 : 1;
        char back2  : 1;
        char left3  : 1;
        char right4 : 1;
        
    };
} Myunion;

//输入结果
2021-05-09 18:07:08.581506+0800 alloc流程分析[23821:2383485] 结构体占用内存‘8’；,联合体占用内存‘1’。

由打印看出，联合体把一个char类型的1 字节8位，每一位都利用起来了。

总结

• 联合体更加节省内存

位运算

a,b为整数类型

• & 位与 两位同时为1，结果才为1，否则结果为0。
• | 位或 两位只要有一个为1，其值为1，否则结果为0。
• ~ 取反 ~1 = 0 ；~0 = 1；
• << 左移 各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0 )
• >> 右移 各二进制位右移若干位，左补0或者左补1得看被移数是正还是负。