C结构体之位域(位段)

xiaoxiao2025-04-22  14

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。

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

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 b:5 /*从下一单元开始存放*/ unsigned c:4 }

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。

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 /*无位域名,该2位不能使用*/ int b:3 int c:2 };

 三、位域的对齐

  如果结构体中含有位域(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(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;

  系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞(padding),然后对变量进行位域操作。

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