转：关于C语言的位域(bitfield)

原文地址：http://www.cppblog.com/ichenq/archive/2009/07/12/89888.aspx

 

基本知识见这里和这里, 已经说得很清楚，不过是洋文，简单归纳一下：

(1), 定义语法：类型 标志符(optional) : 常量表达式

(2), 类型必须为unsigned, signed int 或者int, 常量表达式的值不能为负且不能超过类型能够表示的范围；

(3), 不允许出现位域数组，指向位域的指针(&运算符)和以位域为返回值的函数；

(4), 没有标志符的位域不能被引用，且长度为0时编译器保证下一个位域从下一个存储单元开始存放(一般为int的长度)；

 

一些讨论：

1，类型

虽然很多书上都说位域的类型只能为unsigned和int，但是在编译器里实践一下就会发现只要是整型（char, long)都可以作为位域的类型，只要冒号后面定义的常量数值不大于此类型能够表示的范围。从文档看这个是微软对ANSI C标准的扩充(Microsoft Specific)，不过我还没有在Linux平台下面进一步实践以验证。

 

2，长度

看到很多博客上写道"位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位"。如上所述，只要长度不超过类型可以表示的范围都是正确的。另外一点就是关于unsigned的问题，对于下面的代码，

typedef  struct  tag
{

         char  hour :  4 ;
        unsigned second :  6 ;
        unsigned minute :  6 ;
}Time;

printf( " %d/n " ,  sizeof (Time));

在gcc下的输出是4，在vc下的输出是8。

原因是gcc把unsigned类型当成unsigned short来处理，Time.hour和Time.second共同占用一个unsigned short单元，minute独占一个unsigned short单元，再加上对其所需的空白，总共是2个unsigned short, 则sizeof为4。

而VC把位域的unsigned类型当做unsigned int,所以Time占用2个unsigned int，sizeof值为8。

 

3，示例

下面是一段在论坛上发现的代码，

union 
{
     struct  
    {
         char  a :  1 ;
         char  b :  2 ;
         char  c :  3 ;
    }d;

     char  e;
}f;

f.e =   1 ;
printf( " %d/n " , f.d.a);

Intel x86的机器是按little-endian的字节顺序存储数据(点击for详细)，所以d中的位域在内存中放置顺序为 cccbba ，

当执行完 f.e = 1 这条语句后，d的最低有效位(及位域a)的值为1。

这时我就出现了疑问，为什么打印的最后结果是-1而不是1？

不过最后终于解决了这个问题，因为位域a定义的类型是signed char,是一个有符号数，所以尽管a只有1位，还是要进行符号扩展。1是做为补码存在，加一再取反就得到值-1。

如果将a的类型定义为unsigned char即可得到结果为1。