位域的定义和使用 C Bit Fields

位域的定义和使用 C Bit Fields

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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。 

　　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。