怎么网站制作,网站关键词seo费用,html网站模版,北京网站优化体验C 语言的位域#xff08;bit-field#xff09;是一种特殊的结构体成员#xff0c;允许我们按位对成员进行定义#xff0c;指定其占用的位数。
如果程序的结构中包含多个开关的变量#xff0c;即变量值为 TRUE/FALSE#xff0c;如下#xff1a;
struct
{unsigned int w…C 语言的位域bit-field是一种特殊的结构体成员允许我们按位对成员进行定义指定其占用的位数。
如果程序的结构中包含多个开关的变量即变量值为 TRUE/FALSE如下
struct
{unsigned int widthValidated;unsigned int heightValidated;
} status;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
struct
{unsigned int widthValidated : 1;unsigned int heightValidated : 1;
} status;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
#include stdio.h
#include string.h/* 定义简单的结构 */
struct
{unsigned int widthValidated;unsigned int heightValidated;
} status1;/* 定义位域结构 */
struct
{unsigned int widthValidated : 1;unsigned int heightValidated : 1;
} status2;int main( )
{printf( Memory size occupied by status1 : %d\n, sizeof(status1));printf( Memory size occupied by status2 : %d\n, sizeof(status2));return 0;
}当上面的代码被编译和执行时它会产生下列结果
Memory size occupied by status1 : 8
Memory size occupied by status2 : 4位域的特点和使用方法如下
定义位域时可以指定成员的位域宽度即成员所占用的位数。位域的宽度不能超过其数据类型的大小因为位域必须适应所使用的整数类型。位域的数据类型可以是 int、unsigned int、signed int 等整数类型也可以是枚举类型。位域可以单独使用也可以与其他成员一起组成结构体。位域的访问是通过点运算符.来实现的与普通的结构体成员访问方式相同。
位域声明
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
struct 位域结构名
{位域列表};其中位域列表的形式为
type [member_name] : width ;下面是有关位域中变量元素的描述
元素描述type只能为 int(整型)unsigned int(无符号整型)signed int(有符号整型) 三种类型决定了如何解释位域的值。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
struct
{unsigned int age : 3;
} Age;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。
struct bs{int a:8;int b:2;int c:6;
}data;以上代码定义了一个名为 struct bs 的结构体data 为 bs 的结构体变量共占四个字节
对于位域来说它们的宽度不能超过其数据类型的大小在这种情况下int 类型的大小通常是 4 个字节32位。
相邻位域字段的类型相同且其位宽之和小于类型的 sizeo f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。
让我们再来看一个实例
struct packed_struct {unsigned int f1:1;unsigned int f2:1;unsigned int f3:1;unsigned int f4:1;unsigned int type:4;unsigned int my_int:9;
} pack;以上代码定义了一个名为 packed_struct 的结构体其中包含了六个成员变量pack 为 packed_struct 的结构体变量。
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。
让我们来看下面的实例
#include stdio.hstruct packed_struct {unsigned int f1 : 1; // 1位的位域unsigned int f2 : 1; // 1位的位域unsigned int f3 : 1; // 1位的位域unsigned int f4 : 1; // 1位的位域unsigned int type : 4; // 4位的位域unsigned int my_int : 9; // 9位的位域
};int main() {struct packed_struct pack;pack.f1 1;pack.f2 0;pack.f3 1;pack.f4 0;pack.type 7;pack.my_int 255;printf(f1: %u\n, pack.f1);printf(f2: %u\n, pack.f2);printf(f3: %u\n, pack.f3);printf(f4: %u\n, pack.f4);printf(type: %u\n, pack.type);printf(my_int: %u\n, pack.my_int);return 0;
}以上实例定义了一个名为 packed_struct 的结构体其中包含了多个位域成员。
在 main 函数中创建了一个 packed_struct 类型的结构体变量 pack并分别给每个位域成员赋值。
然后使用 printf 语句打印出每个位域成员的值。
输出结果为
f1: 1
f2: 0
f3: 1
f4: 0
type: 7
my_int: 255#include stdio.h
#include string.hstruct
{unsigned int age : 3;
} Age;int main( )
{Age.age 4;printf( Sizeof( Age ) : %d\n, sizeof(Age) );printf( Age.age : %d\n, Age.age );Age.age 7;printf( Age.age : %d\n, Age.age );Age.age 8; // 二进制表示为 1000 有四位超出printf( Age.age : %d\n, Age.age );return 0;
}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 ) : 4
Age.age : 4
Age.age : 7
Age.age : 0计算字节数
#include stdio.hstruct example1 {int a : 4;int b : 5;int c : 7;
};int main() {struct example1 ex1;printf(Size of example1: %lu bytes\n, sizeof(ex1));return 0;
}以上实例中example1 结构体包含三个位域成员 ab 和 c它们分别占用 4 位、5 位和 7 位。
通过 sizeof 运算符计算出 example1 结构体的字节数并输出结果
Size of example1: 4 bytes对于位域的定义尚有以下几点说明
一个位域存储在同一个字节中如一个字节所剩空间不够存放另一位域时则会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 :4; /* 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。 位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度成员变量都是有类型的这个类型限制了成员变量的最大长度: 后面的数字不能超过这个长度。 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
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。
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
#include stdio.hint main(){struct bs{unsigned a:1;unsigned b:3;unsigned c:4;} bit,*pbit;bit.a1; /* 给位域赋值应注意赋值不能超过该位域的允许范围 */bit.b7; /* 给位域赋值应注意赋值不能超过该位域的允许范围 */bit.c15; /* 给位域赋值应注意赋值不能超过该位域的允许范围 */printf(%d,%d,%d\n,bit.a,bit.b,bit.c); /* 以整型量格式输出三个域的内容 */pbitbit; /* 把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit */pbit-a0; /* 用指针方式给位域 a 重新赋值赋为 0 */pbit-b3; /* 使用了复合的位运算符 相当于pbit-bpbit-b3位域 b 中原有值为 7与 3 作按位与运算的结果为 3111011011十进制值为 3 */pbit-c|1; /* 使用了复合位运算符|相当于pbit-cpbit-c|1其结果为 15 */printf(%d,%d,%d\n,pbit-a,pbit-b,pbit-c); /* 用指针方式输出了这三个域的值 */
}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。
