位域的定义和使用

位域的定义和使用

　　有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1两种状态，用一位二进位即可。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
　　例如：
struct bs
{
　int a:8;   //这里8后可以跟 , 或 ;  都是合法的。
int b:2;
　int c:6;
};

　　位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如：
struct bs
{
　int a:8;
　int b:2;
　int c:6;
}data;
　　说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：
　　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 /*从下一单元开始存放*/
　unsigned c:4
}
　　在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，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一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。
　　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
};
　　从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。
　　二、位域的使用
　　位域的使用和结构成员的使用相同，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。
main(){
　struct bs
　{
　　unsigned a:1;
　　unsigned b:3;
　　unsigned c:4;
　} 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);
}
　　上例程序中定义了位域结构bs，三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的指针变量PBit。这表示位域也是可以使用指针的（和结构体类似）。

　　程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值。(应注意赋值不能超过该位域的允许范围)程序第12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量PBit。第14行用指针方式给位域a重新赋值，赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&="，该行相当于： PBit->b=PBit->b&3位域b中原有值为7，与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为3)。同样，程序第16行中使用了复合位运算"|="，相当于：PBit->c=PBit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。

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。

 

再如：

// TCR: Control register bit definitions:

struct TCR_BITS {          // bits  description

  Uint16    rsvd1:4;       // 3:0  reserved

  Uint16    TSS:1;         // 4     Timer Start/Stop

  Uint16    TRB:1;         // 5     Timer reload

  Uint16    rsvd2:4;       // 9:6  reserved

  Uint16    SOFT:1;        // 10   Emulation modes

  Uint16    FREE:1;        // 11

  Uint16    rsvd3:2;       // 12:13 reserved

  Uint16    TIE:1;         // 14    Output enable

  Uint16    TIF:1;         // 15    Interrupt flag

};

 

union TCR_REG {

  Uint16           all;

   struct TCR_BITS bit;

}

 

union TIM_GROUP {

  Uint32          all;

   struct TIM_REG half;

};

 

// CPU Timer Register File:

//

struct CPUTIMER_REGS {

   union TIM_GROUP TIM;  // Timer counter register

  union PRD_GROUP PRD;   // Periodregister

  union TCR_REG   TCR;   // Timer control register

  Uint16          rsvd1; // reserved

  union TPR_REG   TPR;   // Timer pre-scale low

  union TPRH_REG  TPRH;  // Timer pre-scale high

};

联合体内部类似竖起来叠箱子，它只占一个箱子的面积。你只能取其一，结构体内部类似横着平铺箱子，所有的箱子都占空间