C語言位域精解

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

例如：struct bs

;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 bs

data;

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。如乙個位元組所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。

例如：struct bs

在這個位域定義中，a佔第一位元組的4位，後4位填0表示不使用，b從第二位元組開始，占用

4位，c占用4位。

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，也就是說不能超過8位二進位。

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

;從以上分析可以看出，位域在本質上就是一種結構型別，不過其成員是按二進位分配的。

二、位域的使用

位域的使用和結構成員的使用相同，其一般形式為：

位域變數名·位網域名稱

位域允許用各種格式輸出。

main() 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);

}上例程式中定義了位域結構bs，三個位域為a,b,c。說明了bs型別的變數bit和指向bs型別的指標變數pbit。這表示位域也是可以使用指標的。程式的9、10、11三行分別給三個位域賦值。( 應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程式第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變數bit的位址送給指標變數pbit。第14行用指標方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了復合的位運算子"&="，該行相當於：pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進位制值為3)。同樣，程式第16行中使用了復合位運算"|=".之所以要有透析基礎知識這麼個分欄,就是告訴大家重在細節的道理,粗略的東西誰都懂,修煉內功為高手的必經之路.

前面的內容存在缺陷，具體還要參考如下文章：

c99規定int、unsigned

int和bool可以作為位域型別，但編譯器幾乎都對此作了擴充套件，允許其它型別型別的存在。

使用位域的主要目的是壓縮儲存，其大致規則為：

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，dev-c++採取壓縮方式；

4) 如果位域字段之間穿插著非位域字段，則不進行壓縮；

5) 整個結構體的總大小為最寬基本型別成員大小的整數倍。

typedef

struct

aaaa;

sizeof(aa)

= 5;　但實際上只用了25位，即4個位元組，

（1）typedef

struct

aaaa;

（2）typedef

struct

aaaa;

（1）是5個成員,按第一條規則,共佔25位,按第五條規則,即sizeof(aa)=4

現把成員加到7個，參考（2）,按第一條規則,共佔35位,按第五條規則,即sizeof(aa)=8,

再看乙個例子：

struct test1

;int len = sizeof(test1);

對於上述例子，len的值應該是12.解釋如下：　

首先以最長的型別位寬做為偏移量，最長的是long型，佔4位，所以不同型別之間應該是4個位元組的偏移，即test1應該是4位元組的整數倍。　

char a：1；　//用乙個位元組去儲存

char ：2；　 //空域。因為與前面的a的型別相同，而兩個位域的位寬相加仍然少於8位，所以依然用1個位元組表示

long b：3； //long型別的位寬是4個位元組，與前面的char型別不同，所以b與a之間偏移4個位元組，它們之間自動補充3個位元組　

char c：2； //因為c與b又不同型，以test1中的最長的long型別的位寬進行偏移，所以雖然char只用1個位元組就夠了

//但依然要佔4個位元組。

總共是12位元組。

///struct s1

;struct s2

;printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1));

printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2));

result: 16, 24

第乙個struct s1

;理論上是這樣的，首先是i在相對0的位置，佔8位乙個位元組，然後，j就在相對乙個位元組的位置，由於乙個位置的位元組數是4位的倍數，因此不用對齊，就放在那裡了，然後是a，要在3位的倍數關係的位置上，因此要移一位，在15位的位置上放下，目前總共是18位，折算過來是2位元組2位的樣子，由於 double是8 位元組的，因此要在相對0要是8個位元組的位置上放下，因此從18位開始到8個位元組之間的位置被忽略，直接放在8位元組的位置了，因此，總共是16位元組。

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