C語言位域精解

轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d8529400100istl.html

有些信息在存儲時,並不需要佔用一個完整的字節, 而只需佔幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時,只有0和1兩種狀態,用一位二進位即可。爲了節省存儲空間,並使處理簡便,C語言又提供了一種數據結構,稱爲“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位劃分爲幾個不同的區域,並說明每個區域的位數。每個域有一個域名,允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節的二進制位域來表示。
一、位域的定義和位域變量的說明
位域定義與結構定義相仿,其形式爲:
struct 位域結構名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式爲: 類型說明符 位域名:位域長度
例如:
struct bs
{
 

   inta:8;
    intb:2;
    intc:6;
};
位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可採用先定義後說明,同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如:
struct bs
{
    inta:8;
    intb:2;
    intc:6;
}data;
說明data爲bs變量,共佔兩個字節。其中位域a佔8位,位域b佔2位,位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明:
1.一個位域必須存儲在同一個字節中,不能跨兩個字節。如一個字節所剩空間不夠存放另一位域時,應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。
例如:
struct bs
{
    unsigneda:4;
    unsigned:0;
    unsignedb:4;
    unsignedc:4;
}
在這個位域定義中,a佔第一字節的4位,後4位填0表示不使用,b從第二字節開始,佔用
4位,c佔用4位。
2. 由於位域不允許跨兩個字節,因此位域的長度不能大於一個字節的長度,也就是說不能超過8位二進位。
3. 位域可以無位域名,這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如:
struct k
{
    inta:1;
    int:2;
    intb:3;
    intc:2;
};
從以上分析可以看出,位域在本質上就是一種結構類型, 不過其成員是按二進位分配的。

二、位域的使用
位域的使用和結構成員的使用相同,其一般形式爲:
位域變量名·位域名
位域允許用各種格式輸出。
main(){
    structbs
       {
            unsigned a:1;
            unsigned b:3;
            unsigned c:4;
       } bit,*pbit;
   bit.a=1;
   bit.b=7;
   bit.c=15;
   printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);
   pbit=&bit;
   pbit->a=0;
   pbit->b&=3;
   pbit->c|=1;
   printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);
}
上例程序中定義了位域結構bs,三個位域爲a,b,c。說明了bs類型的變量bit和指向bs類型的指針變量pbit。這表示位域也是可以使用指針的。程序的9、10、11三行分別給三個位域賦值。(應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程序第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針方式給位域a重新賦值,賦爲0。第15行使用了複合的位運算符"&=",該行相當於:pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值爲7,與3作按位與運算的結果爲3(111&011=011,十進制值爲3)。同樣,程序第16行中使用了複合位運算"|=".之所以要有透析基礎知識這麼個分欄,就是告訴大家重在細節的道理,粗略的東西誰都懂,修煉內功爲高手的必經之路.
前面的內容存在缺陷,具體還要參考如下文章:
C99規定int、unsigned int和bool可以作爲位域類型,但編譯器幾乎都對此作了擴展,允許其它類型類型的存在。

使用位域的主要目的是壓縮存儲,其大致規則爲:
1) 如果相鄰位域字段的類型相同,且其位寬之和小於類型的sizeof大小,則後面的字
段將緊鄰前一個字段存儲,直到不能容納爲止;
2) 如果相鄰位域字段的類型相同,但其位寬之和大於類型的sizeof大小,則後面的字
段將從新的存儲單元開始,其偏移量爲其類型大小的整數倍;
3) 如果相鄰的位域字段的類型不同,則各編譯器的具體實現有差異,VC6採取不壓縮方
式,Dev-C++採取壓縮方式;
4) 如果位域字段之間穿插着非位域字段,則不進行壓縮;
5) 整個結構體的總大小爲最寬基本類型成員大小的整數倍。

typedef struct  AA
{
       unsigned char b1:5;
       unsigned char b2:5;
       unsigned char b3:5;
       unsigned char b4:5;
       unsigned char b5:5;
}AA;

sizeof(AA) = 5; 但實際上只用了25位,即4個字節,

(1)typedef struct  AA
{
       unsigned int b1:5;
       unsigned int b2:5;
       unsigned int b3:5;
       unsigned int b4:5;
       unsigned int b5:5;
}AA;

 

(2)typedef struct  AA
{
       unsigned int b1:5;
       unsigned int b2:5;
       unsigned int b3:5;
       unsigned int b4:5;
       unsigned int b5:5;
       unsigned int b6:5;
       unsigned 

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