C基礎之位域

2021-10-03 05:08:20 字數 3548 閱讀 5629

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。位段成員必須宣告為int、unsigned int或signed int型別（short char long）。

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 st     


;
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。
說明data為st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. 如果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。


2. 也可以有意使某位域從下一單元開始。
例如：

struct st     


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.位域的長度不能大於資料型別本身的長度，比如int型別就能超過32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。


4. 無名的位域是不能使用的。例如：
struct st     


;
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。
struct st     


bit,*pbit; 


bit.a=1; 


bit.b=7; //注意：位域的賦值不能超過該域所能表示的最大值，如b只有3位，能表示的最大數為7，若賦為8，就會出錯 


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st，三個位域為a,b,c。說明了st型別的變數bit和指向st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。( 應注重賦值不能超過該位域的答應範圍)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->c1其結果為15。程式第17行用指標方式輸出了這三個域的值。

我們再來看看下面兩個結構體定義：

struct st2 


;struct st3 


;
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 st2) = 1

sizeof(struct st3) = 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st3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 < 8 bit(1 byte)，這時編譯器會將這三個成員』**』在一起做對齊，並且以最小空間作代價，這就是為什麼我們得到sizeof(struct foo2) = 1這樣的結果的原因了。再看看st4這個結構體，同st3一樣，三個成員型別也都是char型，但是三個成員位域所佔空間之和為9 bit > 8 bit(1 byte)，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 st 


;
在st4中雖然三個位域所占用空間之和為6 bit < 8 bit(1 byte)，但是由於char和int的對齊係數是不同的，是不能**在一起，那是不是a、b**在一起按照char對齊，c單獨按照int對齊呢？我們 列印一下sizeof(struct st4)發現結果為8，也就是說編譯器把a、b、c一起**起來並以int做對齊了。就是說不夠乙個型別的size時，將按其中最大的那個型別對齊。此 處按int對齊。

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；


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。
struct st1 


; //第乙個結構體中，i，j，a共佔15個位，不足8個位元組，按double 8位元組對齊，共16位元組


struct st2 


; //第二個結構體中，i，j共佔12位，不足8（64位）位元組，按8位元組對齊，a也按8位元組對齊，加上double共8+8+8=24個位元組


printf(


"sizeof(s1)= %d/n", sizeof(st1))


; //result: 16


printf(


"sizeof(s2)= %d/n", sizeof(st2))


; //result: 24

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...

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...

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...