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C語言

C語言位段的介紹

時(shí)間:2025-02-05 00:37:21 C語言 我要投稿

C語言位段的介紹

  位段(bit-field)是以位為單位來定義結(jié)構(gòu)體(或聯(lián)合體)中的成員變量所占的空間。含有位段的結(jié)構(gòu)體(聯(lián)合體)稱為位段結(jié)構(gòu)。采用位段結(jié)構(gòu)既能夠節(jié)省空間,又方便于操作。下面,就和小編一起來看一看C語言位段的介紹,希望對(duì)大家有幫助!


  C語言中的位段

  位段(bit-field)是以位為單位來定義結(jié)構(gòu)體(或聯(lián)合體)中的成員變量所占的空間。含有位段的結(jié)構(gòu)體(聯(lián)合體)稱為位段結(jié)構(gòu)。采用位段結(jié)構(gòu)既能夠節(jié)省空間,又方便于操作。

  位段的定義格式為:

  type [var]: digits

  其中type只能為int,unsigned int,signed int三種類型(int型能不能表示負(fù)數(shù)視編譯器而定,比如VC中int就默認(rèn)是signed int,能夠表示負(fù)數(shù))。位段名稱var是可選參數(shù),即可以省略。digits表示該位段所占的二進(jìn)制位數(shù)。

  那么定義一個(gè)位段結(jié)構(gòu)可以像下面這段代碼去定義:

  struct node

  {

  unsigned int a:4;   //位段a,占4位

  unsigned int :0;   //無名位段,占0位

  unsigned int b:4;   //位段b,占4位

  int c:32;       //位段c,占32位

  int :6;       //無名位段,占6位

  };

  一.位段的使用

  使用位段需注意一下幾點(diǎn):

  1)位段的類型只能是int,unsigned int,signed int三種類型,不能是char型或者浮點(diǎn)型;

  2)位段占的二進(jìn)制位數(shù)不能超過該基本類型所能表示的最大位數(shù),比如在VC中int是占4個(gè)字節(jié),那么最多只能是32位;

  3)無名位段不能被訪問,但是會(huì)占據(jù)空間;

  4)不能對(duì)位段進(jìn)行取地址操作;

  5)若位段占的二進(jìn)制位數(shù)為0,則這個(gè)位段必須是無名位段,下一個(gè)位段從下一個(gè)位段存儲(chǔ)單元(這里的位段存儲(chǔ)單元經(jīng)測試在VC環(huán)境下是4個(gè)字節(jié))開始存放;

  6)若位段出現(xiàn)在表達(dá)式中,則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行整型升級(jí),自動(dòng)轉(zhuǎn)換為int型或者unsigned int。

  7)對(duì)位段賦值時(shí),最好不要超過位段所能表示的最大范圍,否則可能會(huì)造成意想不到的結(jié)果。

  8)位段不能出現(xiàn)數(shù)組的形式。

  二.位段結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式

  對(duì)于位段結(jié)構(gòu),編譯器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)空間的優(yōu)化,主要有這幾條原則:

  1)如果一個(gè)位段存儲(chǔ)單元能夠存儲(chǔ)得下位段結(jié)構(gòu)中的所有成員,那么位段結(jié)構(gòu)中的所有成員只能放在一個(gè)位段存儲(chǔ)單元中,不能放在兩個(gè)位段存儲(chǔ)單元中;如果一個(gè)位段存儲(chǔ)單元不能容納下位段結(jié)構(gòu)中的所有成員,那么從剩余的位段從下一個(gè)位段存儲(chǔ)單元開始存放。(在VC中位段存儲(chǔ)單元的大小是4字節(jié)).

  2)如果一個(gè)位段結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)占有0位的無名位段,則只占1或0字節(jié)的空間(C語言中是占0字節(jié),而C++中占1字節(jié));否則其他任何情況下,一個(gè)位段結(jié)構(gòu)所占的空間至少是一個(gè)位段存儲(chǔ)單元的大。

  測試程序:

  /*測試位段 201110.12*/

  #include<iostream>

  using namespace std;

  typedef struct node

  {

  unsigned int a:1;   //存在一個(gè)非0位的位段,則至少占4Byte

  }S;

  typedef struct node1    //在C++中占1字節(jié)的空間 ,在C中占0字節(jié)

  {

  unsigned int :0;

  }S1;

  typedef struct node2

  {

  unsigned int a:1;

  unsigned int :0;   //下一個(gè)位段放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元 ,所以占4+4=8Byte

  unsigned c:32;

  }S2;

  typedef struct node3

  {

  unsigned int a:4;

  unsigned int :0;

  int :6;        //這個(gè)位段放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元

  unsigned c:32;    //由于6+32>32,所位段c也放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元,所以占4+4+4=12Byte

  }S3;

  typedef struct node4

  {

  unsigned int a:1;

  char b;        //在一個(gè)位段存儲(chǔ)單元中能夠存下所有的成員,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;

  }

  執(zhí)行結(jié)果為:

  1 -1 -2 3

  4 1 8 12 4

  請按任意鍵繼續(xù). . .

  當(dāng)打印s4的各個(gè)位段時(shí),打印的結(jié)果與賦的初始值不同。

  由于c只占1位,那么沒有數(shù)據(jù)位,此時(shí)進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展直接在高位添加1,所以打印的結(jié)果為-1;

  由于d占2位,那么當(dāng)將2賦給d時(shí),內(nèi)存中存儲(chǔ)的內(nèi)容為10,此時(shí)進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展,高位補(bǔ)1,則為0XFF FF FF FE,那么其真值則為-2.


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