C語言結構體之位域位段

有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節(jié)，而只需占幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)，用 1 位二進位即可。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便，C 語言又提供了一種數(shù)據(jù)結構，稱為"位域"或"位段"。

所謂"位域"是把一個字節(jié)中的二進位劃分為幾個不同的區(qū)域，并說明每個區(qū)域的位數(shù)。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節(jié)的二進制位域來表示。

典型的實例：

用 1 位二進位存放一個開關量時，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)。

讀取外部文件格式——可以讀取非標準的文件格式。例如：9 位的整數(shù)。

位域的定義和位域變量的說明

位域定義與結構定義相仿，其形式為：

其中位域列表的形式為：

類型說明符位域名:位域長度

例如：

說明 data 為 bs 變量，共占兩個字節(jié)。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6 位。

讓我們再來看一個實例：

在這里，packed_struct 包含了 6 個成員：四個 1 位的標識符 f1..f4、一個 4 位的 type 和一個 9 位的 my_int。

對于位域的定義尚有以下幾點說明：

一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中，不能跨兩個字節(jié)。如一個字節(jié)所?？臻g不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如：

在這個位域定義中，a 占第一字節(jié)的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 從第二字節(jié)開始，占用 4 位，c 占用 4 位。

由于位域不允許跨兩個字節(jié)，因此位域的長度不能大于一個字節(jié)的長度，也就是說不能超過8位二進位。如果最大長度大于計算機的整數(shù)字長，一些編譯器可能會允許域的內存重疊，另外一些編譯器可能會把大于一個域的部分存儲在下一個字中。

位域可以是無名位域，這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如：

從以上分析可以看出，位域在本質上就是一種結構類型，不過其成員是按二進位分配的。

位域的使用

位域的使用和結構成員的使用相同，其一般形式為：

位域變量名.位域名位域變量名->位域名

位域允許用各種格式輸出。

請看下面的實例：

上例程序中定義了位域結構 bs，三個位域為 a、b、c。說明了 bs 類型的變量 bit 和指向 bs 類型的指針變量 pbit。這表示位域也是可以使用指針的。

如果程序的結構中包含多個開關量，只有 TRUE/FALSE 變量，如下：

這種結構需要 8 字節(jié)的內存空間，但在實際上，在每個變量中，我們只存儲 0 或 1。在這種情況下，C 語言提供了一種更好的利用內存空間的方式。如果您在結構內使用這樣的變量，您可以定義變量的寬度來告訴編譯器，您將只使用這些字節(jié)。例如，上面的結構可以重寫成：

現(xiàn)在，上面的結構中，status 變量將占用 4 個字節(jié)的內存空間，但是只有 2 位被用來存儲值。如果您用了 32 個變量，每一個變量寬度為 1 位，那么 status 結構將使用 4 個字節(jié)，但只要您再多用一個變量，如果使用了 33 個變量，那么它將分配內存的下一段來存儲第 33 個變量，這個時候就開始使用 8 個字節(jié)。讓我們看看下面的實例來理解這個概念：

當上面的代碼被編譯和執(zhí)行時，它會產生下列結果：

位域聲明

在結構內聲明位域的形式如下：

下面是有關位域中變量元素的描述：

帶有預定義寬度的變量被稱為位域。位域可以存儲多于 1 位的數(shù)，例如，需要一個變量來存儲從 0 到 7 的值，您可以定義一個寬度為 3 位的位域，如下：

上面的結構定義指示 C 編譯器，age 變量將只使用 3 位來存儲這個值，如果您試圖使用超過 3 位，則無法完成。讓我們來看下面的實例：

當上面的代碼被編譯時，它會帶有警告，當上面的代碼被執(zhí)行時，它會產生下列結果：

Sizeof(Age):4Age.age :4Age.age :7Age.age :0