引子:有些信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节(1字节=8bit),而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关变量时,只有0和1 两种状态, 用1位二进制位存储即可。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制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;如:
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域变量的说明方式与结构体类型变量的说明方式相同,可采用先定义后说明、同时定义说明或直接说明这三种方式。例如:
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data;
data为bs类型的变量,共占两个字节的空间。其中位域a占8位、位域b占2位、位域c占6位。备注: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; // 从下一字节单元开始存放
unsigned c:4;
};
在这个位域定义中,位域a占第一字节的4位,后4位填0表示不使用;位域b从第二字节开始,占用4位,位域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1个字节的长度,也就是说不能超过8位二进制位。
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;
};
位域在本质上就是一种结构类型,不过其成员是按二进制位分配的。
二 位域的使用
位域的使用和结构体成员的使用相同,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:
int main()
{
typedef struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
}s_bs,*pbs;
s_bs bs1;
pbs pbs1;
bs1.a = 1;
bs1.b = 7;
bs1.c = 15;
printf("%d,%d,%d\n",bs1.a,bs1.b,bs1.c);
pbs1 = &bs1;
pbs1->a = 0;
pbs1->b &= 1;
pbs1->c |= 3;
printf("%d,%d,%d\n",pbs1->a,pbs1->b,pbs1->c);
return 0;
} 注意:对位域的赋值不能超过其允许的范围.
含位域结构体的sizeof
位域成员不能单独被取sizeof值。
C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型,但编译器几乎都对此作了扩展,允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储,其大致规则为:
1. 如果相邻位域字段的类型相同,且其位宽之和小于类型的sizeof大小,则后面的字段将紧邻前一个字段存储,直到不能容纳为止;
2. 如果相邻位域字段的类型相同,但其位宽之和大于类型的sizeof大小,则后面的字段将从新的存储单元开始,其偏移量为其类型大小的整数倍;
3. 如果相邻的位域字段的类型不同,则各编译器的具体实现有差异,VC6采取不压缩方式,Dev-C++采取压缩方式;
4. 如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩;
5. 整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍。
示例
struct
{
char f1:3;
char f2:4;
char f3:5;
}; 其内存布局为: