位域是指信息在时，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，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“”。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。
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. 宽度为 0 的一个未命名位域强制下一位域对齐到其下一type边界，其中type是该成员的类型。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data的起始地址，位域a填充0x0012ff74的后四位，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个位剩余部分。
乍看 VC6对空域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 空域的类型 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；
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:1int :2 /*该2位不能使用*/int b:3int 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。
2、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bit和指向bs类型的pbit。这表示位域也是可以使用的。
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行以格式输出三个域的内容。第13行把位域bit的地址送给pbit。第14行用 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位的表示之。
struct
{char a : 3;char b : 3;char c : 2;} ;
这个所占空间为一个字节，8位。节省了空间。
位域的对齐
如果中含有位域(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；
系统会先为成员按照对齐方式分配空间和填塞（padding）,然后对进行位域操作。
3、位域的符号特性
位域的符号特性，是说位域变量的正或者负的问题。当使用有符号类型来定义位域，并且使用到了正负（有意或者无意）特性作为判断条件时，就有问题了。
#include
using namespace std;
class test
{
public:
test(int i1,int j1,int k1){
i = i1;
j = j1;
k = k1;
}
int i:1;
int j:2;
int k:13;
};
int main (){
test t((int)1,(int)2,(int)3);
cout<
return 0;
}
上面这个程序的输出是-1 -2 3. 和我们预想的1，2，3不同。有符号数在机器中是以补码的形式存在的，其正负的判断有其规则。位域是以原码的形式来进行操作的，这中间有差异，造成了上面的结果。而关于位域的正负数判断，也不是简单的首bit的0或1来决定，否则上面的结果就应该是-1 -2 -3或者1 2 3了。位域的实现，是编译器相关的。建议是，使用位域不要使用正负这样的特性——理论上来说，应该只关注定义的那几个bit的0或者1，是无符号的。当然，像上面那条打印也没有使用正负特性。这就是无意识的过程中使用了正负特性。可以使用无符号类型来定义位域，这样不会产生正负号这样的问题。位域的定义和位域变量的说明
阅读(3417) | 评论(0) | 转发(0) |
