位结构

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1  定义位结构

位结构是一种特殊的结构, 其中以位为单位的成员称为“位段”或“位域”。

位结构定义的一般形式为:

struct位结构名

{    数据类型 变量名:整型常数;

数据类型 变量名:整型常数;
} 位结构变量;

数据类型必须是unsigned。整型常数必须是非负的整数, 范围是0~15, 表示二进制位的个数, 即

表示有多少位。长度为0的位段表示下一个位段从下一个存储单元开始存放。

一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元空间中不能容纳下一个

段位，则该空间不用，而从下一个单元起存放。

【讨论】位段的存储

注意:

1. 位结构中的成员不能使用数组和指针, 但位结构变量可以是数组和指针, 如果是指针, 其成员访

问方式同结构指针。

2. 位结构成员可以与其它结构成员一起使用。

从问题开始

#include 
void main()
{
union
{
struct
{
unsigned short s1:3;
unsigned short s2:3;
unsigned short s3:3;
}x;
char c;
}v;

v.c=100;
printf("%d\n",v.x.s3);
} 
A:4 B:0 C:3 D:6
答案是A
位结构 
位结构是一种特殊的结构, 在需按位访问一个字节或字的多个位时, 位结构比按位运算符更加方便。位结构定义的一般形式为:

struct位结构名{ 
数据类型 变量名: 整型常数; 
数据类型 变量名: 整型常数; 
} 位结构变量;

其中: 数据类型必须是int(unsigned或signed)。 整型常数必须是非负的整数, 范围是0~15, 表示二进制位的个数, 即表示有多少位。变量名是选择项, 可以不命名, 这样规定是为了排列需要。

例如: 下面定义了一个位结构。 
struct{ 
unsigned incon: 8; /*incon占用低字节的0~7共8位*/ 
unsigned txcolor: 4;/*txcolor占用高字节的0~3位共4位*/ 
unsigned bgcolor: 3;/*bgcolor占用高字节的4~6位共3位*/ 
unsigned blink: 1; /*blink占用高字节的第7位*/ 
}ch; 
位结构成员的访问与结构成员的访问相同。 
例如: 访问上例位结构中的bgcolor成员可写成: 
ch.bgcolor

注意: 
1. 位结构中的成员可以定义为unsigned, 也可定义为signed, 但当成员长度为1时, 会被认为是unsigned类型。因为单个位不可能具有符号。 
2. 位结构中的成员不能使用数组和指针, 但位结构变量可以是数组和指针, 如果是指针, 其成员访问方式同结构指针。 
3. 位结构总长度(位数), 是各个位成员定义的位数之和, 可以超过两个字节。 
4. 位结构成员可以与其它结构成员一起使用。 
例如: 
struct info{ 
char name[8]; 
int age; 
struct addr address; 
float pay; 
unsigned state: 1; 
unsigned pay: 1; 
}workers;' 
上例的结构定义了关于一个工从的信息。其中有两个位结构成员, 每个位结构成员只有一位, 因此只占一个字节但保存了两个信息, 该字节中第一位表示工人的状态, 第二位表示工资是否已发放。由此可见使用位结构可以节省存贮空间。

问题的解答
结构struct x,有三个成员s1,s2,s3每一个成员占3 bit，结构与char c union ;
char 一般机器占一个字节(8 bit ,100 二进制值为:01100100,所以s1后三bit(6,7,8 bit) :100，s2为中间三位(3,4,5 bit)为100 s3为01,所以printf("%d\n",v.x.s3)是1,其它是4。现在大多数系统都是将低字位放在前面，而结构体中位域的申明一般是先声明高 位。

100 的二进制是 001 100 100

低位在前 高位在后

001----s3

100----s2

100----s1

所以结果应该是 1

如果先申明的在低位则：

001----s1

100----s2

100----s3

结果是 4

其中unsigned short s1:3; 中的“：”又是什么意思？
指定位段, 3代表预定s1占3bit.

为什么是4?
struct
{
unsigned short s1:3; //一个字节. 虽然预定为3bit,但系统的存储空间为至少一字节.
unsigned short s2:3; //一个字节
unsigned short s3:3; //一个字节
}x;
这样在联合union中最大的成员为三个字节,而最终结果为了内存对齐(对齐为4的倍数).取为4.

keyword: 位结构 节省存贮空间 “:”操作符 位域

一、首先说概念：

位结构是一种特殊的结构, 在需按位访问一个字节或字的多个位时, 位结构比按位运算符更加方便。 
位结构定义的一般形式为: 
struct  位结构名{ 
数据类型 [变量名]: 整型常数; //成员称为“位域”或者“位段”
数据类型 [变量名]: 整型常数; 
} 位结构变量; 
其中: 数据类型必须是整型(int/char/short)。 整型常数的范围是数据类型的长度, 如定义为short，则范围是1~16。
变量名是选择项, 可以不命名, 这样规定是为了排列需要。 
例如: 下面定义了一个位结构。 
struct webpage{ 
unsigned char incon: 8; /*incon占用低字节的0~7共8位*/ 
unsigned char txcolor: 4;/*txcolor占用高字节的0~3位共4位*/ 
unsigned char bgcolor: 3;/*bgcolor占用高字节的4~6位共3位*/ 
unsigned char blink: 1; /*blink占用高字节的第7位*/ 
}ch;
printf("%d\n",sizeof(struct webpage));输出：2。 
位结构成员的访问与结构成员的访问相同。 
例如: 访问上例位结构中的bgcolor成员可写成: 
ch.bgcolor

注意: 
1. 一个位域必须存储在定义它的一个数据类型内部，不能跨跨该数据类型。如char定义的位域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。
2.由于位域不允许越过定义它的数据类型，因此位域的长度不能大于定义它的数据类型的长度。
3. 位结构总长度(位数), 是各个位成员定义的位数之和再向最大结构成员对齐。 
4. 位结构成员可以与其它结构成员一起使用。 
例如: 
struct info{ 
char name[8]; 
int age; 
struct addr address; 
float pay; 
unsigned char state: 1; 
unsigned char pay: 1; 
}workers;
上例的结构定义了关于一个工人的信息。其中有两个位结构成员, 每个位结构成员只有一位, 用unsigned char数据类型，因此只占一个字节但保存了两个信息, 该字节中第一位表示工人的状态, 第二位表示工资是否已发放。由此可见使用位结构可以节省存贮空间。

二、再说说位结构的位域存储顺序问题

我们知道字节存储顺序有高字节优先的big-endian大端存储法（高字节数据放在低字节地址处）和低字节优先的little-endian小端 存储法，无论使用大端法还是小端法，都不存在技术原因，只是涉及到处理器厂商的立场和习惯。INTEL的X86平台使用小端法，IBM、 Motorola、Sun Microsystem的大多数微处理器则使用大端法，还有部分微处理器可以由用户自己设置是使用大端法还是小端法，如ARM、MIPS、PowerPC 等。
位域在存储时的顺序和它的编译器有关，一般是先申请的放在低位。程序举例如下：
#include "stdio.h"
void main()
{
union
{
struct student
{
unsigned char s1:1;
unsigned char s2:3;
}x;
unsigned char c;
}v;
v.c=0;
v.x.s1=0;
v.x.s2=4;
printf("%d\n",v.c);
printf("%d\n",sizeof(struct student));  
} 
输出：
8
1

即结构体成员申请是按照顺序从低地址开始。所以上边结构体v在内存中数据的排列顺序为

    s1 s2
|0| 0|0|1| 0|0|0|0| （1个字节，因为是unsigned char类型）
低地址       高地址

s1放着0
s2放着4（二进制100），在内存里由低到高为“|0|0|1|”。
所以v.c为二进制00001000，即十进制8。
同时，因为s1占一个位，s2占三个位，而两者都是unsigned char型，且最大的数据类型也就是unsigned char型，一个字节足够放下s1和s2了。所以我们看到struct student的大小为1个字节。
如果从先申请的放在高字节，则上边的输出为
s2  s1
0000 |001 |0
即输出应该是：
64
1
网上有人说TURBO C是采用这种方式，我没试过。

三、位结构的位对齐问题
位结构的其实不存在位对齐问题，即位不需要对齐。其他方面，位结构和一般结构体类似，遵循结构体的对齐原则，

#include "stdio.h"

void main()
{
union
{
struct student
{
unsigned char s1:1;
unsigned char s2:2;
unsigned char s3:2;
}x;
unsigned char c;
}v;
v.c=0;
v.x.s1=0;
v.x.s3=2;
printf("%d\n",v.c);
printf("%d\n",sizeof(struct student));  
} 
输出结果是：
16
1

因为它只按整体对齐，所以为
s1s2s3
0  0001000 
即二进制00010000等于十进制16，而不是
s1s2    s3
0  00 0 01 00

再举一个位结构体的例子

#include "stdio.h"
void main()
{
union
{
struct student
{
unsigned char s1:1;
unsigned char s2:2;
unsigned short s3:2;
}x;
unsigned short c;
unsigned int d;
}v;
v.d=0;
v.x.s1=0;
v.x.s3=2;
printf("%d\n",v.d);
printf("%d\n",sizeof(struct student));  
} 
输出为：
131072
4

131072=(10 00000000 00000000)b
因为遵循结构体对齐原则，s3跳过了2个字节。
s1s2                               s3
0  00 00000| 00000000| 01

转自：http://hi.baidu.com/lbxthinker/blog/item/da58de2be0e3eb24d52af102.html