怎麼把位域合成乙個位元組位域 bit field

一、位域

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

int a:8;

int b:2;

int c:6;

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

int a:8;

int b:2;

int c:6;

}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：

struct bs

unsigned a:4

unsigned :0 /*空域*/

unsigned b:4 /*從下一單元開始存放*/

unsigned c:4

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

int a:1

int :2 /*該2位不能使用*/

int b:3

int c:2

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"|="，相當於：

pbit->c=pbit->c|1其結果為15。程式第17行用指標方式輸出了這三個域的值。

這也是在chinaunix上看了幾篇關於c語言'位域(bit

fields)'的帖子之後，才想寫下這篇文章的。其實在平時的工作中很少使用到'位域'，我是搞伺服器端程式設計的，大容量的記憶體可以讓我毫不猶豫的任

意'揮霍'^_^。想必搞嵌入式程式設計的朋友們對位域的使用應該不陌生吧。這裡我也僅僅是憑著對c語言鑽研的興趣來學習一下'位域'的相關知識的，可能有些

說法沒有實踐，缺乏說服力。

具體也不是很清楚當年c語言的創造者為什麼要加入位域這一語法支援，那是太遙遠的事情了，我們不需要再回顧了，既然大師們為我們創造了它，我們使用便是了。

毋庸置疑，位域的引入給使用者的最大的好處莫過於可以有效的利用'昂貴'的記憶體和操作bit的能力了。而且這種操作bit位的能力很是方便，利用結構體網域名稱即可對這些bit進行操作。例如：

struct foo {

int a : 1;

int b : 2;

short c : 1;

struct foo afoo;

afoo.a = 1;

afoo.b = 3;

afoo.c = 0;

通過結構體例項.網域名稱即可修改某些bit得值，這些都是編譯器的'甜頭'。當然我們也可以自己通過一些'掩碼'和移位操作來修改這些bit，當然如果不是十分需要，我們是不需要這麼做的。

位域還提供一種叫'匿名'位域的語法，它常用來'填缺補漏'，由於是'匿名'，所以你不能像上面那樣去訪問它。如：

struct foo1 {

int a : 1;

int : 2;

short c : 1;

在foo1的成員a和c之間有乙個2 bits的匿名位域。

在foo結構體的定義中，成員a雖然型別為int，但是它僅僅佔據著4個位元組中的乙個bit的空間；類似b佔據2個bit空間，但是b到底是佔據第乙個

int的2個bit空間呢還是第二個int的2個bit空間呢？這裡實際上也涉及到如何對齊帶有'位域'的結構體這樣乙個問題。我們來分析一下。

我們再來看看下面兩個結構體定義：

struct foo2 {

char a : 2;

char b : 3;

char c : 1;

struct foo3 {

char a : 2;

char b : 3;

char c : 7;

我們來列印一下這兩個結構體的大小，我們得到的結果是：

sizeof(struct foo2) = 1

sizeof(struct foo3) = 2

顯然都不是我們期望的，如果按照正常的記憶體對齊規則，這兩個結構體大小均應該為3才對，那麼問題出在哪了呢？首先通過這種現象我們可以肯定的是：帶有'位

域'的結構體並不是按照每個域對齊的，而是將一些位域成員'**'在一起做對齊的。以foo2為例，這個結構體中所有的成員都是char型的，而且三個位

域占用的總空間為6 bit 但是三個成員位域所佔空間之和為9 bit > 8 bit(1 byte)，個人認為這句話應該改為：但是foo3的前兩個成員所佔空間是2＋3＝5，所以第乙個位元組只剩下8－5＝3，不夠存放第三個成員的7個位元組，而規則要求，不允許成員跨位元組存放，所以只能另外將此7位元組單獨分配，故又佔了乙個位元組，這裡位域是不能跨越兩個成員基本型別空間的，這時編譯器將a和b兩個成員'**'按照char做對齊，而c單獨拿出來以char型別做對齊，這樣實際上在b和c之間出現了空隙，但這也是最節省空間的方法了。我們再看一種結構體定義：

struct foo4 {

char a : 2;

char b : 3;

int c : 1;

在foo4中雖然三個位域所占用空間之和為6 bit

通過上面的例子我們發現很難總結出很規律性的東西，但是帶有'位域'的結構體的對齊有條原則可以遵循，那就是："儘量減少結構體的占用空間"。當然顯式的使用記憶體對齊的機會也並不多。^_^

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乙個位域問題

計算機中，為什麼乙個位元組是8位？

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