位域的概念


 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 
 4 struct MyStruct  5 {  6     //位域,限定数据的位数,节约内存
 7     unsigned int a : 5;  8     unsigned int b : 5;  9     unsigned int c : 16;  10 };  11 
 12 void main()  13 {  14     struct MyStruct my1, *p;  15     p = &my1;  16     my1.a = 8;  17     my1.b = 11;  18     my1.c = 1999;  19     printf("%d %d %d \n",my1.a,my1.b,my1.c);  20     printf("%d %d %d\n",p->a,p->b,p->c);  21     system("pause");  22 }  23 
 24 //////////////////////////////////////////////////////  25 
 26 struct data  27 {  28     unsigned short num1 : 1;  29     unsigned short num2 : 1;  30 };  31 
 32 void main()  33 {  34     printf("%d\n",sizeof(struct data));//多个数据,重合,按照同类型重合
 35 
 36     struct data data1;  37     data1.num1 = 1;// num1 是一位 只有 0 ,1 赋值为2时越界 改成 1或0 即可
 38     printf("%d\n",data1.num1);  39     system("pause");  40 }  41 
 42 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 43 
 44 struct datas  45 {  46     unsigned int num1 : 32;// 1-7
 47     unsigned short num2 : 1;  48 };  49 
 50 void main()  51 {  52     //类型不一致遵循结构体对齐规则
 53     printf("%d\n",sizeof(struct datas));  54     system("pause");  55 }  56 
 57 ///////////////////////////////////////////////////////////////  58 
 59 int isit()// 验证高位在高字节 低位在低字节
 60 {  61     unsigned short num = 1;//0000 0000 0000 0001
 62     return (1 == *((char *)&num));  63 }  64 
 65 void main()  66 {  67     short num = 1;  68     printf("%p\n",&num);//低位低字节
 69     printf("%d\n",isit());  70     system("pause");  71 }  72 
 73 
 74 ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 75 /*
 76  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。
77 一、位域的定义和位域变量的说明 78 位域定义与结构定义相仿,其形式为: 79 struct 位域结构名 80 { 位域列表 }; 81 其中位域列表的形式为: 类型说明符 位域名:位域长度 82 例如: 83 struct bs 84 { 85 int a:8; 86 int b:2; 87 int c:6; 88 }; 89 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: 90 struct bs 91 { 92 int a:8; 93 int b:2; 94 int c:6; 95 }data; 96 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: 97 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。
98 例如: 99 struct bs 100 { 101 unsigned a:4; 102 unsigned :0; 103 unsigned b:4; 104 unsigned c:4; 105 } 106 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 107 4位,c占用4位。 108 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。 109 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: 110 struct k 111 { 112 int a:1; 113 int :2; 114 int b:3; 115 int c:2; 116 }; 117 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。 118 119 二、位域的使用 120 位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为: 121 位域变量名·位域名 122 位域允许用各种格式输出。 123 main(){ 124 struct bs 125 { 126 unsigned a:1; 127 unsigned b:3; 128 unsigned c:4; 129 } bit,*pbit; 130 bit.a=1; 131 bit.b=7; 132 bit.c=15; 133 printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c); 134 pbit=&bit; 135 pbit->a=0; 136 pbit->b&=3; 137 pbit->c|=1; 138 printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c); 139 } 140   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"|=".
    之所以要有透析基础知识这么个分栏,就是告诉大家重在细节的道理,粗略的东西谁都懂,修炼内功为高手的必经之路.
141   前面的内容存在缺陷,具体还要参考如下文章: 142   C99规定int、unsigned int和bool可以作为位域类型,但编译器几乎都对此作了扩展,允许其它类型类型的存在。 143 144 使用位域的主要目的是压缩存储,其大致规则为: 145 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 146 段将紧邻前一个字段存储,直到不能容纳为止; 147 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 148 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; 149 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 150 式,Dev-C++采取压缩方式; 151 4) 如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩; 152 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。 153 154 155 typedef struct AA 156 { 157 unsigned char b1:5; 158 unsigned char b2:5; 159 unsigned char b3:5; 160 unsigned char b4:5; 161 unsigned char b5:5; 162 }AA; 163 164 sizeof(AA) = 5; 但实际上只用了25位,即4个字节, 165 166 (1)typedef struct AA 167 { 168 unsigned int b1:5; 169 unsigned int b2:5; 170 unsigned int b3:5; 171 unsigned int b4:5; 172 unsigned int b5:5; 173 }AA; 174 175 176 177 (2)typedef struct AA 178 { 179 unsigned int b1:5; 180 unsigned int b2:5; 181 unsigned int b3:5; 182 unsigned int b4:5; 183 unsigned int b5:5; 184 unsigned int b6:5; 185 unsigned int b7:5; 186 }AA; 187 188 (1)是5个成员,按第一条规则,共占25位,按第五条规则,即sizeof(AA)=4 189 现把成员加到7个,参考(2),按第一条规则,共占35位,按第五条规则,即sizeof(AA)=8, 190 191 192 193 再看一个例子: 194 195 struct test1 196 197 { 198 199 char a:1; 200 201 char :2; 202 203 long b:3; 204 205 char c:2; 206 207 }; 208 209 int len = sizeof(test1); 210 211 对于上述例子,len的值应该是12.解释如下:  212 213 首先以最长的类型位宽做为偏移量,最长的是long型,占4位,所以不同类型之间应该是4个字节的偏移,即test1应该是4字节的整数倍。  214 215 char a:1; //用一个字节去存储 216 217 char :2;  //空域。因为与前面的a的类型相同,而两个位域的位宽相加仍然少于8位,所以依然用1个字节表示 218 219 long b:3; //long类型的位宽是4个字节,与前面的char类型不同,所以b与a之间偏移4个字节,它们之间自动补充3个字节  220 221 char c:2; //因为c与b又不同型,以test1中的最长的long类型的位宽进行偏移,所以虽然char只用1个字节就够了 222 223 //但依然要占4个字节。 224 225 总共是12字节。 226 227 228 229 230 231 /////////////////////// 232 233 struct s1 234 235   { 236 237   int i: 8; 238 239   int j: 4; 240 241   int a: 3; 242 243   double b; 244 245   }; 246 247   struct s2 248 249   { 250 251   int i: 8; 252 253   int j: 4; 254 255   double b; 256 257   int a:3; 258 259   }; 260 261   printf("sizeof(s1)= %d\n", sizeof(s1)); 262 263   printf("sizeof(s2)= %d\n", sizeof(s2)); 264 265   result: 16, 24 266 267   第一个struct s1 268 269   { 270 271   int i: 8; 272 273   int j: 4; 274 275   int a: 3; 276 277   double b; 278 279   }; 280 281   理论上是这样的,首先是i在相对0的位置,占8位一个字节,然后, 282 j就在相对一个字节的位置,由于一个位置的字节数是4位的倍数, 283 因此不用对齐,就放在那里了,然后是a,要在3位的倍数关系的位置上, 284 因此要移一位,在15位的位置上放下,目前总共是18位, 285 折算过来是2字节2位的样子, 286 由于 double是8 字节的,因此要在相对0要是8个字节的位置上放下, 287 因此从18位开始到8个字节之间的位置被忽略,直接放在8字节的位置了, 288 因此,总共是16字节。 289 290 */

 


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