C語言位域的一些知識

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有些資訊在儲存時，並不需要佔用一個完整的位元組， 而只需占幾個或一個二進位位。例如在存放一個開關量時，只有0和1 兩種狀態，用一位二進位即可。為了節省儲存空間，並使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種資料結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個位元組中的二進位劃分為幾個不同的地區，並說明每個地區的位元。每個域有一個網域名稱，允許在程式中按網域名稱進行操作。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個位元組的二進位位域來表示。
一、位域的定義和位域變數的說明
位域定義與結構定義相仿，其形式為：
struct 位域結構名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式為： 類型說明符 位網域名稱：位域長度
例如：
struct bs
{
 

   inta:8;
    intb:2;
    intc:6;
};
位域變數的說明與結構變數說明的方式相同。 可採用先定義後說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如：
struct bs
{
    inta:8;
    intb:2;
    intc:6;
}data;
說明data為bs變數，共佔兩個位元組。其中位域a佔8位，位域b佔2位，位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明：
1.一個位域必須儲存在同一個位元組中，不能跨兩個位元組。如一個位元組所剩空間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：
struct bs
{
    unsigneda:4;
    unsigned:0;
    unsignedb:4;
    unsignedc:4;
}
在這個位域定義中，a占第一位元組的4位，後4位填0表示不使用，b從第二位元組開始，佔用
4位，c佔用4位。
2. 由於位域不允許跨兩個位元組，因此位域的長度不能大於一個位元組的長度，也就是說不能超過8位二進位。
3. 位域可以無位網域名稱，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：
struct k
{
    inta:1;
    int:2;
    intb:3;
    intc:2;
};
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。

二、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：
位域變數名·位網域名稱
位域允許用各種格式輸出。
main(){
    structbs
       {
            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);
}
上常式序中定義了位域結構bs，三個位域為a,b,c。說明了bs類型的變數bit和指向bs類型的指標變數pbit。這表示位域也是可以使用指標的。程式的9、10、11三行分別給三個位域賦值。(應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程式第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變數bit的地址送給指標變數pbit。第14行用指標方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了複合的位元運算符"&="，該行相當於：pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進位值為3)。同樣，程式第16行中使用了複合位元運算"|=".之所以要有透析基礎知識這麼個分欄,就是告訴大家重在細節的道理,粗略的東西誰都懂,修鍊內功為高手的必經之路.
前面的內容存在缺陷，具體還要參考如下文章：
C99規定int、unsigned int和bool可以作為位域類型，但編譯器幾乎都對此作了擴充，允許其它類型類型的存在。

使用位域的主要目的是壓縮儲存，其大致規則為：
1) 如果相鄰位域欄位的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的字
段將緊鄰前一個欄位儲存，直到不能容納為止；
2) 如果相鄰位域欄位的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的字
段將從新的儲存單元開始，其位移量為其類型大小的整數倍；
3) 如果相鄰的位域欄位的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方
式，Dev-C++採取壓縮方式；
4) 如果位域欄位之間穿插著非位域欄位，則不進行壓縮；
5) 整個結構體的總大小為最寬基本類型成員大小的整數倍。

typedef struct  AA
{
       unsigned char b1:5;
       unsigned char b2:5;
       unsigned char b3:5;
       unsigned char b4:5;
       unsigned char b5:5;
}AA;

sizeof(AA) = 5;　但實際上只用了25位，即4個位元組，

（1）typedef struct  AA
{
       unsigned int b1:5;
       unsigned int b2:5;
       unsigned int b3:5;
       unsigned int b4:5;
       unsigned int b5:5;
}AA;

 

（2）typedef struct  AA
{
       unsigned int b1:5;
       unsigned int b2:5;
       unsigned int b3:5;
       unsigned int b4:5;
       unsigned int b5:5;
       unsigned int b6:5;
       unsigned int b7:5;
}AA;

（1）是5個成員,按第一條規則,共佔25位,按第五條規則,即sizeof(AA)=4
現把成員加到7個，參考（2）,按第一條規則,共佔35位,按第五條規則,即sizeof(AA)=8,

 

再看一個例子：

 struct test1

{

char a:1;

char :2;

long b:3;

char c:2;

};

int len = sizeof(test1);

對於上述例子，len的值應該是12.解釋如下：　

首先以最長的類型位寬做為位移量，最長的是long型，佔4位，所以不同類型之間應該是4個位元組的位移，即test1應該是4位元組的整數倍。　

char a：1；　//用一個位元組去儲存

char ：2；　 //空域。因為與前面的a的類型相同，而兩個位域的位寬相加仍然少於8位，所以依然用1個位元組表示

long b：3；//long類型的位寬是4個位元組，與前面的char類型不同，所以b與a之間位移4個位元組，它們之間自動補充3個位元組　

char c：2；//因為c與b又不同型，以test1中的最長的long類型的位寬進行位移，所以雖然char只用1個位元組就夠了

//但依然要佔4個位元組。

總共是12位元組。

 

 

///////////////////////

struct s1

　　{

　　int i: 8;

　　int j: 4;

　　int a: 3;

　　double b;

　　};

　　struct s2

　　{

　　int i: 8;

　　int j: 4;

　　double b;

　　int a:3;

　　};

　　printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1));

　　printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2));

　　result: 16, 24

　　第一個struct s1

　　{

　　int i: 8;

　　int j: 4;

　　int a: 3;

　　double b;

　　};

　　理論上是這樣的，首先是i在相對0的位置，佔8位一個位元組，然後，j就在相對一個位元組的位置，由於一個位置的位元組數是4位的倍數，因此不用對齊，就放在那裡了，然後是a，要在3位的倍數關係的位置上，因此要移一位，在15位的位置上放下，目前總共是18位，折算過來是2位元組2位的樣子，由於double是8位元組的，因此要在相對0要是8個位元組的位置上放下，因此從18位開始到8個位元組之間的位置被忽略，直接放在8位元組的位置了，因此，總共是16位元組。

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