位域节选自百度百科
来源:互联网 发布:c语言遍历搜索算法 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 21:14
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位域是指信息在存储时,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。
目录
- 一、位域的定义和位域变量的说明
- 二、位域的使用及占用空间
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; 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2个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。位域定义的几点说明
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*/ char b:4 ;/*从下一单元开始存放*/ unsigned c:4; }data; VC6(默认的配置,未作任何优化选择) 对空域的处理。 实验中,0x0012ff74为变量data的起始地址,位域a填充0x0012ff74的后四位(前四位还是后四位 应该和大小端有关系,在我的机子上是放在后四位),位域b从0x0012ff78开始,占据0x0012ff78的后四位。所以空域占据了从a开始的4字节剩余部分。 乍看 VC6对空余的处理是依据空域的类型,即unsigned。其实不然。 经试验,空域所占大小和 a的类型及 空余的类型 二者皆相关。 即以下四种情况, a,空域皆为char时,二者共占据1字节; a 为unsigned,空域为unsigned; a 为char,空域为unsigned; a 为unsigned,空域为char;这三种情况,二者共占据4字节。 2. 位域的长度不能大于指定类型固有长度,比如说int的位域长度不能超过32,bool的位域长度不能超过8。 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、位域的使用及占用空间
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。 int main(void){
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);
return 0;
} 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。 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。 为了节省空间,可以把几个数据压缩到少数的几个类型空间上,比如需要表示二个3位二进制的数,一个2位二进制的数,则可以用一个8位的字符表示之。 struct {char a : 3;char b : 3;char c : 2;} ; 这个结构体所占空间为一个字节,8位。节省了空间。
位域的对齐
如果结构体中含有位域(bit-field),那么VC中准则是: 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(不同位域字段存放在不同的位域类型字节中),Dev-C++和GCC都采取压缩方式; 系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞(padding),然后对变量进行位域操作。- 扩展阅读:
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http://rooterer.blog.163.com/blog/static/110792233200922494622413/ C中位域结合对齐(pragma)的例子及解释
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