位域

位域 

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。 

void 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)
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。

转自: http://topic.youkuaiyun.com/t/20060801/11/4918904.html   (3楼)

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例子:

/*C专家编程 Page 60*/
struct pid_tag {
	unsigned int inactive : 1;
	unsigned int  : 1;
	unsigned int refcount : 6;
	unsigned int  : 0;
	short pid_id;
	struct pid_tag *link;
}; 

假设该结构体的起始地址为0x00000000
第一个成员inactive 占用第1个byte中的第1bit,
第二个成员占用第1个byte中的第2bit,
第三个成员refcount占用第1个byte中的第3到第8bit,
第四个成员占用第2个byte到第4个byte(共3个byte)的全部空间
第一到第四个成员，共占内存空间范围0x00000000到0x00000003，共4个byte
第五个成员占用2byte, 起始地址为0x00000004
第六个成员，指针类型，占用4个byte,起始地址应为0x00000006,
    但由于内存对齐，起始内存地址应该4的倍数，
所以，起始地址要偏移到0x00000008, 


整个结构体大小为 4+2+4 = 12 byte, 已经是4的倍数.

Linux Kernel 的代码: