C 位域

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经过个人查阅相关的资料和理解,现对C语言的位域做一个总结,对于位域的定义我在这里没有多说,我这里主要是对位域有歧义的地方进行系统的总结.我个人觉得总结的比较完整,如有不够完整或有异义的地方大家可以留言指点.
1.位域又叫位段(位字段),是一种特殊的结构成员或联合成员(即只能用在结构或联合中),用于指定该成员在内存存储时所占用的位数,从而可以在机内更紧凑地表示数据。
2.位域的使用主要出现在如下两种情况:
 (1)当机器可用内存空间较少而使用位域可以大量节省内存时。如,当把结构作为大数组的元素时。
 (2)当需要把一结构或联合映射成某预定的组织结构时。例如,当需要访问字节内的特定位时。
3.当要把某个成员说明成位域时,其类型只能是int,unsigned int与signed int三者之一(说明:int类型通常代表特定机器中整数的自然长度。short类型通常为16位,long类型通常为32位,int类型可以为16位或32位.各编译器可以根据硬件特性自主选择合适的类型长度.见The C Programming Language中文 P32)。
4.带位域的结构在内存中各个位域的存储方式取决于具体的编译程序;它们既可以从左到右,也可以从右到左存储。
5.在一包含位域说明的强构或联合区分符中也可以同时说明普通成员,例如:
    struct st1
    {
       unsigned a:7;
       unsigned b:4;
       unsigned c:5;
       int      i;     //i是普通成员,这会被存放在下一个字,即字对齐
     };
6.int值不能跨字存放,同样位域也最好不要跨字存放(意思说是说:各位域的分配位数加起来要在16位或32位以内,如果编译器分配int为16位,则加起来要在16位以内,如果加起来大于16位,则最好空出剩余的位域,从下一个字开始分配位域).
7.特殊宽度0或者说长度为0的无名位域有着特殊的用途.它用于指示将其前后的两个位域或成员分开放在两个字中, 即将位于该无名位域后的下一个位域从下一个字开始存放.
8.位域备注:
关于位域还需要提醒读者注意如下几点:
其一,位域的长度不能大于int对象所占用的字位数.例如,若int对象占用16位,则如下位域说明是错误的:
     unsigned int x:17;
其二,由于位域的实现会因编译程序的不同而不同,在此使用位域会影响程序的可移植性,在不是非要使用位域不可时最好不要使用位域.
其三,尽管使用位域可以节省内存空间,但却增加了处理时间,在为当访问各个位域成员时需要把位域从它所在的字中分解出来或反过来把一值压缩存到位域所在的字位中.
其四,位域的位置不能访问,因些不能对位域使用地址运算符号&(而对非位域成员则可以使用该运算符).从而,即不能使用指向位域的旨针也不能使用位域的数组(因为数组实际上就是一种特殊的指针).另外,位域也不能作为函数返回的结果.
最后还要强调一遍:位域又叫位段(位字段),是一种特殊的结构成员或联合成员(即只能用在结构或联合中).

说明:以上大多数文字摘自《ANSI C标准详解》及《The C Programming Language中文第二新版》.在此对以上两本参考书的团体表示感谢.
   加速度 March.6.2010

 

 

转自：http://yangwei.blogbus.com/logs/1550489.html

 

有些信息在存储时，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。一、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿，其形式为： 
struct 位域结构名 
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度 
例如： 
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如： 
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data;
说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：

1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如： 
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
unsigned c:4
}
在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。

2. 由于位域不允许跨两个字节，因此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。

3. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如： 
struct k
{
int a:1
int :2 /*该2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型， 不过其成员是按二进位分配的。

二、位域的使用位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域变量名·位域名 位域允许用各种格式输出。
main(){
struct bs
{
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);
} 
上例程序中定义了位域结构bs，三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的指针变量pbit。这表示位域也是可以使用指针的。
程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值。( 应注意赋值不能超过该位域的允许范围)程序第12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针方式给位域a重新赋值，赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&="， 该行相当于： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值为7，与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为3)。同样，程序第16行中使用了复合位运算"|="， 相当于： pbit->c=pbit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。