[技术支持] 位域典型的实例

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hilahope 发表于 2025-8-27 11:52 | 显示全部楼层 |阅读模式


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 1 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。典型的实例:用 1 位二进位存放一个开关量时,只有 0 和 1 两种状态。读取外部文件格式——可以读取非标准的文件格式。例如:9 位的整数。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: wKgZomXlQG6AVPiPAAAJPiv6Ebk953.jpg 其中位域列表的形式为:类型说明符 位域名: 位域长度 例如: wKgZomXlQG6ACjfQAAAKDcSKCI8514.jpg 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。让我们再来看一个实例: wKgZomXlQG6AOJyyAAAfsvR_PFU825.jpg 在这里,packed_struct 包含了 6 个成员:四个 1 位的标识符 f1..f4、一个 4 位的 type 和一个 9 位的 my_int。    对于位域的定义尚有以下几点说明: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: wKgZomXlQG6ANkZ7AAAbMtOSPUw111.jpg 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。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。如果最大长度大于计算机的整数字长,一些编译器可能会允许域的内存重叠,另外一些编译器可能会把大于一个域的部分存储在下一个字中。位域可以是无名位域,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: wKgZomXlQG6APSyuAAATFRwBk2o466.jpg 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。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.位域名位域变量名->位域名  位域允许用各种格式输出。请看下面的实例: wKgZomXlQG-AJiZoAAEQXJdJRh0727.jpg 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。如果程序的结构中包含多个开关量,只有 TRUE/FALSE 变量,如下: wKgZomXlQG-AHzR9AAAUaXN1qkU096.jpg 这种结构需要 8 字节的内存空间,但在实际上,在每个变量中,我们只存储 0 或 1。在这种情况下,C 语言提供了一种更好的利用内存空间的方式。如果您在结构内使用这样的变量,您可以定义变量的宽度来告诉编译器,您将只使用这些字节。例如,上面的结构可以重写成: wKgZomXlQG-AS761AAATjpNPvjo766.jpg 现在,上面的结构中,status 变量将占用 4 个字节的内存空间,但是只有 2 位被用来存储值。如果您用了 32 个变量,每一个变量宽度为 1 位,那么 status 结构将使用 4 个字节,但只要您再多用一个变量,如果使用了 33 个变量,那么它将分配内存的下一段来存储第 33 个变量,这个时候就开始使用 8 个字节。让我们看看下面的实例来理解这个概念: wKgZomXlQG-AUQVvAABfQ3PEKfY636.jpg 当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果: wKgZomXlQG-AVfPvAAAObYo-Vbc348.jpg 位域声明在结构内声明位域的形式如下: wKgZomXlQG-Abhi6AAAJZOhbNCg135.jpg 下面是有关位域中变量元素的描述:
元素
描述
type整数类型,决定了如何解释位域的值。类型可以是整型、有符号整型、无符号整型。
member_name位域的名称。
width位域中位的数量。宽度必须小于或等于指定类型的位宽度。带有预定义宽度的变量被称为位域。位域可以存储多于 1 位的数,例如,需要一个变量来存储从 0 到 7 的值,您可以定义一个宽度为 3 位的位域,如下: wKgZomXlQHCAMHn5AAAIk92c7I4358.jpg 上面的结构定义指示 C 编译器,age 变量将只使用 3 位来存储这个值,如果您试图使用超过 3 位,则无法完成。让我们来看下面的实例: wKgZomXlQHCATimjAABJ3Aj_MGI573.jpg 当上面的代码被编译时,它会带有警告,当上面的代码被执行时,它会产生下列结果:Sizeof( Age ) : 4Age.age : 4Age.age : 7Age.age : 0


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