c中位段的使用

关注

转载最新推荐文章于 2026-03-29 11:30:56 发布 628 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

网易广州梦幻西游端游客户端社招笔试题 2024 4道算法题，时间2小时，牛客网笔试注：采用OJ模式，需要自己处理输入、输出。阅读详情

/*
        DATE : 2010.6.24
        关于C中的位端igned或者int
*/
#include <stdio.h>

typedef struct _A
{
        unsigned a:4;//位段成员的类型仅能够为unsigned或者int
        unsigned b:4;
        unsigned c:2;
        unsigned d:6;
        unsigned E:1;
        unsigned D:2;
        unsigned T:3;
        unsigned A:9;
        unsigned h:4; //前面已经为31,故4+31>32已超过一个存储单元,所以4在一个新的存储单元存放
        unsigned y:29;//由于前面的4在一个新的存储单元的开头存放,且29+4>32, 故在另一个新的存储单元存放
}A;               //所以最后求出的A的大小是4 + 4 + 4 =12

/*对上面的具体解释: 一个位段必须存储在同一个存储单元中,不能跨两个单元.如果某存储单元空间中不能容纳
                                    下一个位段,则改空间不用,而从下一个存储单元起存放该位段. 结构体A中的h和y就是这种情况.
                                        在gcc环境下,测试后,一个存储单元为4个字节.
*/

typedef struct _S
{
        unsigned a:4;
        unsigned b:4;
        unsigned c:22;
        unsigned q:1;
        unsigned h:1;
        //unsigned i:33;  // 错误：‘i’ 的宽度超过它自身的类型
        //unsigned i:1;当多出此行时,该结构体大小由4变为8,因为此行之前正好为32位
} S;

typedef struct _T
{       //当没有占满一个存储单元时,结构体的大小对齐为一个存储单元的大小
        unsigned a:2;
        unsigned b:2;
        unsigned j:1;
        unsigned : 1;//可以定义无名位段,此例中该无名位段占用1位的空间,该空间将不被使用
} T;

typedef struct _V
{
        unsigned a:1;
        unsigned b:4;
        unsigned :0;    //定义长度为0的位段时不能指定名字,否则编译不过
        unsigned d:1;   //定义了0字段后,紧接着的下一个成员从下一个存储单元开始存放;
}V;                                     //此例子中,d前面那个存储单元中的余下的27位中被0填充了


int main()
{
        A a; S s; T t; V v;
        printf("sizeof(a)=%d\n", sizeof(a));
        printf("sizeof(s)=%u\nsizeof(t)=%u\n", sizeof(s), sizeof(t));
        printf("sizeof(v)=%d\n", sizeof(v));
        return 0;
}

摘自http://fayaa.com/code/view/11795/ 作者: glq2000

位段(bit-field)是以位为单位来定义结构体(或联合体)中的成员变量所占的空间。

含有位段的结构体(联合体)称为位段结构。采用位段结构既能够节省空间，又方便于操作。

位段的定义格式为:

type [var]: digits

其中type只能为int，unsigned int，signed int三种类型(int型能不能表示负数视编译器而定，比如VC中int就默认是signed int，能够表示负数)。位段名称var是可选参数，即可以省略。digits表示该位段所占的二进制位数。

那么定义一个位段结构可以像下面这段代码去定义：

struct node
{
    unsigned int a:4;     //位段a，占4位
    unsigned int  :0;     //无名位段，占0位
    unsigned int b:4;     //位段b，占4位
    int c:32;             //位段c，占32位
    int  :6;              //无名位段，占6位
};

一.位段的使用

使用位段需注意一下几点:

1)位段的类型只能是int，unsigned int，signed int三种类型，不能是char型或者浮点型；

2)位段占的二进制位数不能超过该基本类型所能表示的最大位数，比如在VC中int是占4个字节，那么最多只能是32位；

3)无名位段不能被访问，但是会占据空间；

4)不能对位段进行取地址操作；

5)若位段占的二进制位数为0，则这个位段必须是无名位段，下一个位段从下一个位段存储单元(这里的位段存储单元经测试在VC环境下是4个字节)开始存放；

6)若位段出现在表达式中，则会自动进行整型升级，自动转换为int型或者unsigned int。

7)对位段赋值时，最好不要超过位段所能表示的最大范围，否则可能会造成意想不到的结果。

8)位段不能出现数组的形式。

二.位段结构在内存中的存储方式

对于位段结构，编译器会自动进行存储空间的优化，主要有这几条原则:

1)如果一个位段存储单元能够存储得下位段结构中的所有成员，那么位段结构中的所有成员只能放在一个位段存储单元中，不能放在两个位段存储单元中；如果一个位段存储单元不能容纳下位段结构中的所有成员，那么从剩余的位段从下一个位段存储单元开始存放。(在VC中位段存储单元的大小是4字节).

2)如果一个位段结构中只有一个占有0位的无名位段，则只占1或0字节的空间(C语言中是占0字节，而C++中占1字节)；否则其他任何情况下，一个位段结构所占的空间至少是一个位段存储单元的大小；

测试程序：

/*测试位段 201110.12*/ 
#include<iostream>
using namespace std; 

typedef struct node
{
    unsigned int a:1;      //存在一个非0位的位段，则至少占4Byte 
}S; 

typedef struct node1       //在C++中占1字节的空间 ，在C中占0字节 
{
    unsigned int :0;
}S1;

typedef struct node2
{
    unsigned int a:1;
    unsigned int  :0;     //下一个位段放在一个新的位段存储单元 ，所以占4+4=8Byte 
    unsigned c:32;         
}S2;

typedef struct node3
{
    unsigned int a:4;
    unsigned int  :0;
    int :6;               //这个位段放在一个新的位段存储单元 
    unsigned c:32;        //由于6+32>32，所位段c也放在一个新的位段存储单元，所以占4+4+4=12Byte 
}S3;

typedef struct node4  
{
    unsigned int a:1;
    char b;                //在一个位段存储单元中能够存下所有的成员，所以占4Byte 
    int c:1;
    int d:2;
    unsigned int e:2;
}S4;


int main(int argc, char *argv[])
{
    S4 s4;
    s4.a=1;
    s4.c=1;
    s4.d=2;              
    s4.e=3;
    printf("%d %d %d %d\n",s4.a,s4.c,s4.d,s4.e);
    printf("%d %d %d %d %d\n",sizeof(S),sizeof(S1),sizeof(S2),sizeof(S3),sizeof(S4));
    return 0;
}

执行结果为:

1 -1 -2 3
4 1 8 12 4
请按任意键继续. . .
当打印s4的各个位段时，打印的结果与赋的初始值不同。

由于c只占1位，那么没有数据位，此时进行符号扩展直接在高位添加1，所以打印的结果为-1；

由于d占2位，那么当将2赋给d时，内存中存储的内容为10，此时进行符号扩展，高位补1，则为0XFF FF FF FE，那么其真值则为-2.