结构体中的冒号:位域(转载)

本文详细介绍了C语言中的位域概念及其应用。位域是一种特殊的数据结构,用于在一个字节中划分不同区域并指定每个区域的位数,有助于节省存储空间。文章通过实例解释了位域的定义、变量声明及使用方法。

本文转至:http://www.2cto.com/kf/201208/149753.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
}
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. 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。
简而言之,言而简之
这是位域操作的表示方法,也就是说后面加上“:1”的意思是这个成员的大小占所定义类型的1 bit,“:2”占2 bit,依次类推。当然大小不能超过所定义类型包含的总bit数。
一个bytes(字节)是8 bit(bit)。例如你的结构中定义的类型是u_char,一个字节,共8bit,最大就不能超过8。
32位机下,
short是2字节,共16bit,最大就不能超过16.
int是4字节,共32bit,最大就不能超过32.
依次类推。
这样定义比较省空间。例如你上面的结构,定义的变量类型是u_char,是一字节类型,即8bit。
fc_subtype占了4bit,fc_type占2bit,fc_protocol_version占2bit,共8bit,正好是一个字节。
其他八个成员,各占1bit,共8bit,正好也是一个字节。
因此你的结构的大小如果用sizeof(struct frame_control)计算,就是2bytes.

 

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结构体中的冒号
   今天看CRC的bit型算法学到了C++中的结构体定义可以使用":",具体说明如下:
在标准C语言中,下面的语句是合法的:
        struct test{
                int a:3;
        };
这样定义的 a 在赋值后只取最后的3bit,即转换为 -4 到 3 之间的数值。比如:
赋值 -5 -4 -3 -2 2 3 4 5
实际值 3 -4 -3 -2 2 3 -4 -3
如果 a 为无符号型,则会转换为 0 到 7 之间。且同样适用于非 int 的其他类型(只是“:”后面的数和显示 a 的结果时一定要是整型)。
其中赋值'-5(dec)'=1101(原)=1011(补),所以在进行取后3位操作后变成'3(dec)',当然在CRC运算的结构体定义中,肯定是只用到了最后一位,具体定义如下:
typedef unsigned char bit;
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned short u16;
   
typedef union {
    u16 val;
    struct {
        u16 bit0 : 1;
        u16 bit1 : 1;
        u16 bit2 : 1;
        u16 bit3 : 1;
        u16 bit4 : 1;
        u16 bit5 : 1;
        u16 bit6 : 1;
        u16 bit7 : 1;
        u16 bit8 : 1;
        u16 bit9 : 1;
        u16 bit10 : 1;
        u16 bit11 : 1;
        u16 bit12 : 1;
        u16 bit13 : 1;
        u16 bit14 : 1;
        u16 bit15 : 1;
    } bits;
} CRCREGS;
PS:以后我尽量把自己学习的心得体会写上来,免得以后忘了:)当然一些逻辑设计的电路图实在不好画的,我就写在NOTEBOOK上面了。。。


### C/C++ 结构体冒号用于的定义 在C/C++编程语言中,结构体内的字段可以指定特定数量的比特作为该字段的数据宽度,这种特性被称为。通过使用冒号`:`以及跟随在其后的整数来指定宽,可以在一定程度上优化内存利用率。 #### 定义方式 当声明一个带有结构体时,语法形式如下: ```cpp struct bit_field_structure { unsigned int flag : 1; // 占用1bit unsigned int value : 7; // 占用7个bits }; ``` 上述例子展示了如何创建两个无符号整形变量 `flag` 和 `value` ,它们分别只占用了1和7的空间[^2]。 #### 存储顺序与填充规则 不同编译器可能有不同的实现细节,但通常情况下,如果当前字节内剩余空间不足以容纳下一个,则会跳转到新的字节继续分配。此外,对于跨越多个字节的情况,某些平台可能会遵循大端序而另一些则采用小端序处理这些数据[^4]。 #### 访问控制 需要注意的是,在访问含有成员的对象之前应当确保对该类型的正确理解,因为这涉及到硬件层面的操作,并不是所有的操作都是直观可预测的。特别是跨平台开发时更应该小心对待此类特性的应用[^3]。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; struct BitFieldExample { unsigned short a : 8; unsigned short b : 2; unsigned short c : 6; }; int main(){ BitFieldExample example = {0xFF, 0x02, 0x3F}; // 初始化各部分值 cout << "Size of struct: " << sizeof(BitFieldExample) << " bytes." << endl; return 0; } ``` 此代码片段展示了一个简单的结构实例化过程及其大小查询方法。由于这里使用的类型是`unsigned short`(一般为16 bits),所以即使总共有16被划分为三个独立的部分,整个结构仍然占据至少两个字节的空间。
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