当结构体或共用体中包含无符号整型或有符号整型成员时,C语言允许用户指定这些成员所占用的存储位数。这被称为 位域。
通过将数据存储在它们所需的最小数目的存储位内, 位域能够有效的提高存储空间的利用率,有助于减少程序所需的存储空间。
位域成员必须被声明为有符号整型或无符号整型。
位域没有地址,&(取地址运算符)不能运用于位域。
位域的定义
struct bitCard {
unsigned int face : 4;
unsigned int suit : 2;
unsigned int color : 1;
};
上面这个结构体包含了三个无符号整数的位域(face、suit和color)用来表示一副扑克牌中的一张牌。
声明一个位域的方法是:在有符号整型或无符号整型成员的名字后面加上一个冒号(:)和一个整型常数,这个整型常数表示位域的宽度(即这个成员将占用的存储位数)。这个表示宽度的常数必须是一个整数,它的取值范围是0到性特征正常存储一个整型数所需的二进制位数之间,包含该范围的边界值。下面的例子将在32位下的环境下运行。
上面这个结构体定义表示:成员face、suit和color分别存储在4、2、1位宽的位域中。位域的宽度是由成员的取值范围决定的。
成员face的取值范围是从0(Ace)到12(King),用4位二进制就可以表示0~15的整数;
成员suit的取值范围是从0~3,分别表示方块、梅花、红心和黑桃,用2位二进制表示;
成员color的取值范围是0和1,表示红色和黑色,用1位二进制表示。
无名位域
指定一个无名位域作为结构体中的补位,是可行的。例如下面这个结构体定义:
struct example {
unsigned int a : 13;
unsigned int : 19;
unsigned int b : 4;
};
上面这个结构体引入了一个宽度位19的无名位域补位,这19个位的空间中什么都没有存储。
使用补位的目的是使得成员b在32位环境下能够存储在下一个存储单元中。
空间分布如下图:
宽度为0的无名位域可以用来使下一个位域对齐在一个新的存储单元的边界上。
例如下面这个结构体定义:
struct example {
unsigned int a : 13;
unsigned int : 0;
unsigned int b : 4;
};
就通过一个宽度为0的无名位域,来跳过存储a的那个存储单元中的剩余二进制位,将b对齐在下一个存储单元的边界上。32位环境下的一个存储单元是32个二进制位。