C语言位段的介绍

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C语言位段的介绍

　　位段(bit-field)是以位为单位来定义结构体(或联合体)中的成员变量所占的空间。含有位段的结构体(联合体)称为位段结构。采用位段结构既能够节省空间，又方便于操作。下面，就和小编一起来看一看C语言位段的介绍，希望对大家有帮助！

　　C语言中的位段

　　位段(bit-field)是以位为单位来定义结构体(或联合体)中的成员变量所占的空间。含有位段的结构体(联合体)称为位段结构。采用位段结构既能够节省空间，又方便于操作。

　　位段的定义格式为:

　　type [var]: digits

　　其中type只能为int，unsigned int，signed int三种类型(int型能不能表示负数视编译器而定，比如VC中int就默认是signed int，能够表示负数)。位段名称var是可选参数，即可以省略。digits表示该位段所占的二进制位数。

　　那么定义一个位段结构可以像下面这段代码去定义：

　　struct node

　　{

　　unsigned int a:4; //位段a，占4位

　　unsigned int :0; //无名位段，占0位

　　unsigned int b:4; //位段b，占4位

　　int c:32; //位段c，占32位

　　int :6; //无名位段，占6位

　　};

　　一.位段的使用

　　使用位段需注意一下几点:

　　1)位段的类型只能是int，unsigned int，signed int三种类型，不能是char型或者浮点型；

　　2)位段占的二进制位数不能超过该基本类型所能表示的最大位数，比如在VC中int是占4个字节，那么最多只能是32位；

　　3)无名位段不能被访问，但是会占据空间；

　　4)不能对位段进行取地址操作；

　　5)若位段占的二进制位数为0，则这个位段必须是无名位段，下一个位段从下一个位段存储单元(这里的位段存储单元经测试在VC环境下是4个字节)开始存放；

　　6)若位段出现在表达式中，则会自动进行整型升级，自动转换为int型或者unsigned int。

　　7)对位段赋值时，最好不要超过位段所能表示的最大范围，否则可能会造成意想不到的结果。

　　8)位段不能出现数组的形式。

　　二.位段结构在内存中的存储方式

　　对于位段结构，编译器会自动进行存储空间的优化，主要有这几条原则:

　　1)如果一个位段存储单元能够存储得下位段结构中的所有成员，那么位段结构中的所有成员只能放在一个位段存储单元中，不能放在两个位段存储单元中；如果一个位段存储单元不能容纳下位段结构中的所有成员，那么从剩余的位段从下一个位段存储单元开始存放。(在VC中位段存储单元的大小是4字节).

　　2)如果一个位段结构中只有一个占有0位的无名位段，则只占1或0字节的空间(C语言中是占0字节，而C++中占1字节)；否则其他任何情况下，一个位段结构所占的空间至少是一个位段存储单元的大小；

　　测试程序：

　　/*测试位段 201110.12*/

　　#include<iostream>

　　using namespace std;

　　typedef struct node

　　{

　　unsigned int a:1; //存在一个非0位的位段，则至少占4Byte

　　}S;

　　typedef struct node1 //在C++中占1字节的空间，在C中占0字节

　　{

　　unsigned int :0;

　　}S1;

　　typedef struct node2

　　{

　　unsigned int a:1;

　　unsigned int :0; //下一个位段放在一个新的位段存储单元，所以占4+4=8Byte

　　unsigned c:32;

　　}S2;

　　typedef struct node3

　　{

　　unsigned int a:4;

　　unsigned int :0;

　　int :6; //这个位段放在一个新的位段存储单元

　　unsigned c:32; //由于6+32>32，所位段c也放在一个新的位段存储单元，所以占4+4+4=12Byte

　　}S3;

　　typedef struct node4

　　{

　　unsigned int a:1;

　　char b; //在一个位段存储单元中能够存下所有的成员，所以占4Byte

　　int c:1;

　　int d:2;

　　unsigned int e:2;

　　}S4;

　　int main(int argc, char *argv[])

　　{

　　S4 s4;

　　s4.a=1;

　　s4.c=1;

　　s4.d=2;

　　s4.e=3;

　　printf("%d %d %d %dn",s4.a,s4.c,s4.d,s4.e);

　　printf("%d %d %d %d %dn",sizeof(S),sizeof(S1),sizeof(S2),sizeof(S3),sizeof(S4));

　　return 0;

　　}

　　执行结果为:

　　1 -1 -2 3

　　4 1 8 12 4

　　请按任意键继续. . .

　　当打印s4的各个位段时，打印的结果与赋的初始值不同。

　　由于c只占1位，那么没有数据位，此时进行符号扩展直接在高位添加1，所以打印的结果为-1；

　　由于d占2位，那么当将2赋给d时，内存中存储的内容为10，此时进行符号扩展，高位补1，则为0XFF FF FF FE，那么其真值则为-2.

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