轉載自C結構體之位域(位段)

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有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節， 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， 用一位二進位即可。為了節省存儲空間，并使處理簡便，C語言又提供了一種數據結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位劃分為幾個不同的區域， 并說明每個區域的位數。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的二進制位域來表示。

一、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：

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 位域名：位域長度

位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如：

struct bs {int a:8;int b:2;int c:6; }data;

說明data為bs變量，共占兩個字節。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。對于位域的定義尚有以下幾點說明：

１. 一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨兩個字節。如一個字節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 {unsigned a:4unsigned b:5 /*從下一單元開始存放*/unsigned c:4 }

２. 由于位域不允許跨兩個字節，因此位域的長度不能大于一個字節的長度。

３. 位域可以無位域名，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 {int a:1int :2 /*無位域名，該2位不能使用*/int b:3int c:2 };

二、位域的使用

下面例子是參加一個公司（白領科技-青島）的筆試遇到的，當時做錯了，為了怕忘了，趕緊寫下來。

1 #include <iostream>2 #include <memory.h>3 using namespace std;4 struct A5 {6 int a:5;7 int b:3;8 };9 int main(void) 10 { 11 char str[100] = "0134324324afsadfsdlfjlsdjfl"; 12 struct A d; 13 memcpy(&d, str, sizeof(A)); 14 cout << d.a << endl; 15 cout << d.b << endl; 16 return 0; 17 }

在32位x86機器上輸出：

$ ./langxun.exe -16 1

解析：在默認情況下，為了方便對結構體內元素的訪問和管理，當結構體內的元素長度都小于處理器的位數的時候，便以結構體里面最長的元素為對其單位，即結構體的長度一定是最長的數據元素的整數倍；如果有結構體內存長度大于處理器位數的元素，那么就以處理器的位數為對齊單元。由于是32位處理器，而且結構體中a和b元素類型均為int（也是4個字節），所以結構體的A占用內存為4個字節。

上例程序中定義了位域結構A，兩個個位域為a（占用5位），b（占用3位），所以a和b總共占用了結構A一個字節（低位的一個字節）。

當程序運行到14行時，d內存分配情況：

高位 00110100 00110011 00110001 00110000 低位'4' '3' '1' '0' 其中d.a和d.b占用d低位一個字節（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001

d.a內存中二進制表示為10000，由于d.a為有符號的整型變量，輸出時要對符號位進行擴展，所以結果為-16（二進制為11111111111111111111111111110000）

d.b內存中二進制表示為001，由于d.b為有符號的整型變量，輸出時要對符號位進行擴展，所以結果為1（二進制為00000000000000000000000000000001）

三、位域的對齊

如果結構體中含有位域(bit-field)，那么VC中準則是：

　　1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小于類型的sizeof大小，則后面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止；

　　2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大于類型的sizeof大小，則后面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量為其類型大小的整數倍；

　　3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6采取不壓縮方式（不同位域字段存放在不同的位域類型字節中），Dev-C++和GCC都采取壓縮方式；

　　系統會先為結構體成員按照對齊方式分配空間和填塞（padding）,然后對變量進行位域操作。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的(转)C结构体之位域(位段)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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