C语言中的位域 bit field [转]
一、位域
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。一、位 域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿,其形式为:
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
例如:
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
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 :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
unsigned c:4
}
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4位,c占用4位。
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。
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 /*该2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
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。
二、位域的使用
位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为: 位域变量名·位域名 位域允许用各种格式输出。
main(){
struct bs
{
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"|=", 相当于: pbit->c=pbit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。
这也是在ChinaUnix上看了几篇关于C语言'位域(Bit Fields)'的帖子之后,才想写下这篇文章的。其实在平时的工作中很少使用到'位域',我是搞服务器端程序设计的,大容量的内存可以让我毫不犹豫的任 意'挥霍'^_^。想必搞嵌入式编程的朋友们对位域的使用应该不陌生吧。这里我也仅仅是凭着对C语言钻研的兴趣来学习一下'位域'的相关知识的,可能有些 说法没有实践,缺乏说服力。
具体也不是很清楚当年C语言的创造者为什么要加入位域这一语法支持,那是太遥远的事情了,我们不需要再回顾了,既然大师们为我们创造了它,我们使用便是了。
毋庸置疑,位域的引入给用户的最大的好处莫过于可以有效的利用'昂贵'的内存和操作bit的能力了。而且这种操作bit位的能力很是方便,利用结构体域名即可对这些bit进行操作。例如:
struct foo {
int a : 1;
int b : 2;
short c : 1;
};
struct foo aFoo;
aFoo.a = 1;
aFoo.b = 3;
aFoo.c = 0;
通过结构体实例.域名即可修改某些bit得值,这些都是编译器的'甜头'。当然我们也可以自己通过一些'掩码'和移位操作来修改这些bit,当然如果不是十分需要,我们是不需要这么做的。
位域还提供一种叫'匿名'位域的语法,它常用来'填缺补漏',由于是'匿名',所以你不能像上面那样去访问它。如:
struct foo1 {
int a : 1;
int : 2;
short c : 1;
};
在foo1的成员a和c之间有一个2 bits的匿名位域。
在foo结构体的定义中,成员a虽然类型为int,但是它仅仅占据着4个字节中的一个bit的空间;类似b占据2个bit空间,但是b到底是占据第一个 int的2个bit空间呢还是第二个int的2个bit空间呢?这里实际上也涉及到如何对齐带有'位域'的结构体这样一个问题。我们来分析一下。
我们再来看看下面两个结构体定义:
struct foo2 {
char a : 2;
char b : 3;
char c : 1;
};
struct foo3 {
char a : 2;
char b : 3;
char c : 7;
};
我们来打印一下这两个结构体的大小,我们得到的结果是:
sizeof(struct foo2) = 1
sizeof(struct foo3) = 2
显然都不是我们期望的,如果按照正常的内存对齐规则,这两个结构体大小均应该为3才对,那么问题出在哪了呢?首先通过这种现象我们可以肯定的是:带有'位 域'的结构体并不是按照每个域对齐的,而是将一些位域成员'捆绑'在一起做对齐的。以foo2为例,这个结构体中所有的成员都是char型的,而且三个位 域占用的总空间为6 bit < 8 bit(1 byte),这时编译器会将这三个成员'捆绑'在一起做对齐,并且以最小空间作代价,这就是为什么我们得到sizeof(struct foo2) = 1这样的结果的原因了。再看看foo3这个结构体,同foo2一样,三个成员类型也都是char型,但是三个成员位域所占空间之和为9 bit > 8 bit(1 byte),个人认为这句话应该改为:但是Foo3的前两个成员所占空间是2+3=5,所以第一个字节只剩下8-5=3,不够存放第三个成员的7个字节,而规则要求,不允许成员跨字节存放,所以只能另外将此7字节单独分配,故又占了一个字节,这里位域是不能跨越两个成员基本类型空间的,这时编译器将a和b两个成员'捆绑'按照char做对齐,而c单独拿出来以char类型做对齐,这样实际上在b和c之间出现了空隙,但这也是最节省空间的方法了。我们再看一种结构体定义:
struct foo4 {
char a : 2;
char b : 3;
int c : 1;
};
在foo4中虽然三个位域所占用空间之和为6 bit < 8 bit(1 byte),但是由于char和int的对齐系数是不同的,是不能捆绑在一起,那是不是a、b捆绑在一起按照char对齐,c单独按照int对齐呢?我们 打印一下sizeof(struct foo4)发现结果为4,也就是说编译器把a、b、c一起捆绑起来并以int做对齐了。
通过上面的例子我们发现很难总结出很规律性的东西,但是带有'位域'的结构体的对齐有条原则可以遵循,那就是:"尽量减少结构体的占用空间"。当然显式的使用内存对齐的机会也并不多。^_^
转载于:https://www.cnblogs.com/moonbay/archive/2011/12/08/2280782.html
C语言中的位域 bit field [转]相关推荐
- 位域 内存 字节序_C语言中的位域、字节序、比特序、大小端(转)
1.比特序 / 位序 / bit numbering / 我们知道一个字节有8位,也就是8个比特位.从第0位到第7位共8位.比特序就是用来描述比特位在字节中的存放顺序的.通过阅读网页的内容,关于比特序 ...
- C语言中的位域的使用
From: http://dev.yesky.com/374/2645874.shtml 计算机C语言初学者入门讲座 一.位域 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 ...
- C语言中关于位域的介绍
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 ...
- 19_09_13 关于c语言中位域的理解
在实际接触的C语言项目中,我们会发现很多时候都用到了位域.初次听到时可能有些模糊,但其实是很好理解的,以下是经过参考各类资料和大牛的说法后本人对位域的一些理解. 如有问题,欢迎告知,感谢之至. 1.什 ...
- C语言中的结构体,联合,链表和枚举,位域(上)
结构名只能表示一个结构形式, 编译系统并不对它分配内存空间. 只有当某变量被说明为这种类型的结构时,才对该变量分配存储空间. 一.结构的定义 定义一个结构的一般形式为: struct 结构名 { 成员 ...
- 在C语言中各种数据类型各占多少位 C语言 中结构体的位域(位段)
(一)32位平台: 分为有符号型与无符号型. 有符号型: short 在内存中占两个字节,范围为-2^15~(2^15-1) int 在内存中占四个字节,范围为-2^31~(2^31-1) long在 ...
- C语言 位段(位域)总结
位段目录 位段的定义 位段的声明 位段的大小 位段的存值和取值 位段的跨平台问题 位段的应用 总结 位段的定义 C语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度,这种以位为单位的成员称为&q ...
- C语言中__packed
一:__packed typedef __packed struct struct常用在数据结构中.而struct的字节对齐方式对于嵌入式底层的程序员来讲是必须掌握的.现代计算机中内存空间都是按照by ...
- JAVA语言中的反射机制
在Java 运行时 环境中,对于任意一个类,能否知道这个类有哪些属性和方法? 对于任意一个对象,能否调用他的方法?这些答案是肯定的,这种动态获取类的信息,以及动态调用类的方法的功能来源于JAV ...
最新文章
- CentOS 6.3下rsync服务器的安装与配置
- 《Spring 5 官方文档》26. JMS(二)
- Php数组面包屑导航,PHP 导航提示(面包屑型轨迹)
- pyqt入门教程(一)
- 1.2 数学符号-深度学习第五课《序列模型》-Stanford吴恩达教授
- Java 8 - 收集器Collectors_归约和汇总
- 怎么用python写名字_python中的__name__ 到底是个什么玩意?应该怎么用到它?
- mac svn 设置代理
- 学习Scala:使用try-catch表达式处理异常
- WinForm------GridControl合并单元格
- Excel操作技巧大全
- 广东第一高中生_广东男篮签下全美第一高中生 NBA状元热门征战CBA
- 2 什么是计算机网络设置密码,怎么设置电脑网络密码
- 搭建rtmp直播流服务之1:使用nginx搭建rtmp直播流服务器(nginx-rtmp模块的安装以及rtmp直播流配置)
- 【论文】GC-MC论文相关
- .net出现80080005错误的解决办法
- scum重新设置服务器无响应,人渣SCUM疑难问题解决办法 人渣SCUM常见问题解答_游侠网...
- stm32两轮平衡车资料
- 使用O2OA二次开发搭建企业办公平台(一)平台部署篇:平台下载和部署
- Android AppWidget(桌面小部件)