C語言位域和位段

c結構體之位域（位段）

有些資訊在儲存時，並不需要占用乙個完整的位元組，而只需佔幾個或乙個二進位制位。例如在存放乙個開關量時，只有0和1 兩種狀態，用一位二進位即可。為了節省儲存空間，並使處理簡便，c語言又提供了一種資料結構，稱為「位域」或「位段」。所謂「位域」是把乙個位元組中的二進位劃分為幾個不同的區域，並說明每個區域的位數。每個域有乙個網域名稱，允許在程式中按網域名稱進行操作。這樣就可以把幾個不同的物件用乙個位元組的二進位制位域來表示。

一、位域的定義和位域變數的說明位域定義與結構定義相仿，其形式為：

struct
位域結構名 
;

其中位域列表的形式為：

型別說明符 位網域名稱：位域長度

位域變數的說明與結構變數說明的方式相同。可採用先定義後說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如：

struct
bsdata;

說明data為bs變數，共佔兩個位元組。其中位域a佔8位，位域b佔2位，位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明：

1.乙個位域必須儲存在同乙個位元組中，不能跨兩個位元組

struct

bs

2. 由於位域不允許跨兩個位元組，因此位域的長度不能大於乙個位元組的長度。

3.位域可以無位網域名稱，這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如：

struct
k;

二、位域的使用

下面例子是參加乙個公司（白領科技-青島）的筆試遇到的，當時做錯了，為了怕忘了，趕緊寫下來。

1 #include 2 #include 3
using
namespace
std;
4structa5
;9int main(void)10

在32位x86機器上輸出：?

$ ./langxun.exe

-16

1

解析：在預設情況下，為了方便對結構體內元素的訪問和管理，當結構體內的元素長度都小於處理器的位數的時候，便以結構體裡面最長的元素為對其單位，即結構體的長度一定是最長的資料元素的整數倍；如果有結構體內存長度大於處理器位數的元素，那麼就以處理器的位數為對齊單元。由於是32位處理器，而且結構體中a和b元素型別均為int（也是4個位元組），所以結構體的a占用記憶體為4個位元組。

上例程式中定義了位域結構a，兩個個位域為a（占用5位），b（占用3位），所以a和b總共占用了結構a乙個位元組（低位的乙個位元組）。

當程式執行到14行時，d記憶體分配情況：

高位 00110100 00110011 00110001 00110000 低位

'4' '3' '1' '0'

其中d.a和d.b占用d低位乙個位元組（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001

d.a記憶體中二進位制表示為10000，由於d.a為有符號的整型變數，輸出時要對符號位進行擴充套件，所以結果為-16（二進位制為11111111111111111111111111110000）

d.b記憶體中二進位制表示為001，由於d.b為有符號的整型變數，輸出時要對符號位進行擴充套件，所以結果為1（二進位制為00000000000000000000000000000001）

三、位域的對齊

如果結構體中含有位域(bit-field)，那麼vc中準則是：

1) 如果相鄰位域字段的型別相同，且其位寬之和小於型別的sizeof大小，則後面的字段將緊鄰前乙個字段儲存，直到不能容納為止；

2) 如果相鄰位域字段的型別相同，但其位寬之和大於型別的sizeof大小，則後面的字段將從新的儲存單元開始，其偏移量為其型別大小的整數倍；

3) 如果相鄰的位域字段的型別不同，則各編譯器的具體實現有差異，vc6採取不壓縮方式（不同位域字段存放在不同的位域型別位元組中），dev-c++和gcc都採取壓縮方式；

系統會先為結構體成員按照對齊方式分配空間和填塞（padding）,然後對變數進行位域操作。

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C語言位域（位段）詳解

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