C語言位段的介紹

位段(bit-field)是以位為單位來定義結構體(或聯合體)中的成員變量所佔的空間。含有位段的結構體(聯合體)稱為位段結構。採用位段結構既能夠節省空間，又方便於操作。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構體(或聯合體)中的成員變量所佔的空間。含有位段的結構體(聯合體)稱為位段結構。採用位段結構既能夠節省空間，又方便於操作。

　　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型能不能表示負數視編譯器而定，比如VC中int就默認是signed int，能夠表示負數)。位段名稱var是可選參數，即可以省略。digits表示該位段所佔的二進制位數。

那麼定義一個位段結構可以像下面這段代碼去定義：

struct node

{

unsigned int a:4; //位段a，佔4位

unsigned int :0; //無名位段，佔0位

unsigned int b:4; //位段b，佔4位

int c:32; //位段c，佔32位

int :6; //無名位段，佔6位

};

一.位段的使用

使用位段需注意一下幾點:

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

2)位段佔的二進制位數不能超過該基本類型所能表示的最大位數，比如在VC中int是佔4個字節，那麼最多隻能是32位；

3)無名位段不能被訪問，但是會佔據空間；

4)不能對位段進行取地址操作；

5)若位段佔的二進制位數為0，則這個位段必須是無名位段，下一個位段從下一個位段存儲單元(這裏的位段存儲單元經測試在VC環境下是4個字節)開始存放；

6)若位段出現在表達式中，則會自動進行整型升級，自動轉換為int型或者unsigned int。

7)對位段賦值時，最好不要超過位段所能表示的最大範圍，否則可能會造成意想不到的結果。

8)位段不能出現數組的形式。

二.位段結構在內存中的存儲方式

對於位段結構，編譯器會自動進行存儲空間的優化，主要有這幾條原則:

1)如果一個位段存儲單元能夠存儲得下位段結構中的所有成員，那麼位段結構中的所有成員只能放在一個位段存儲單元中，不能放在兩個位段存儲單元中；如果一個位段存儲單元不能容納下位段結構中的.所有成員，那麼從剩餘的位段從下一個位段存儲單元開始存放。(在VC中位段存儲單元的大小是4字節).

2)如果一個位段結構中只有一個佔有0位的無名位段，則只佔1或0字節的空間(C語言中是佔0字節，而C++中佔1字節)；否則其他任何情況下，一個位段結構所佔的空間至少是一個位段存儲單元的大小；

　測試程序：

/*測試位段 201110.12*/

#include<iostream>

using namespace std;

typedef struct node

{

unsigned int a:1; //存在一個非0位的位段，則至少佔4Byte

}S;

typedef struct node1 //在C++中佔1字節的空間 ，在C中佔0字節

{

unsigned int :0;

}S1;

typedef struct node2

{

unsigned int a:1;

unsigned int :0; //下一個位段放在一個新的位段存儲單元 ，所以佔4+4=8Byte

unsigned c:32;

}S2;

typedef struct node3

{

unsigned int a:4;

unsigned int :0;

int :6; //這個位段放在一個新的位段存儲單元

unsigned c:32; //由於6+32>32，所位段c也放在一個新的位段存儲單元，所以佔4+4+4=12Byte

}S3;

typedef struct node4

{

unsigned int a:1;

char b; //在一個位段存儲單元中能夠存下所有的成員，所以佔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;

}

　執行結果為:

1 -1 -2 3

4 1 8 12 4

請按任意鍵繼續. . .

當打印s4的各個位段時，打印的結果與賦的初始值不同。

由於c只佔1位，那麼沒有數據位，此時進行符號擴展直接在高位添加1，所以打印的結果為-1；

由於d佔2位，那麼當將2賦給d時，內存中存儲的內容為10，此時進行符號擴展，高位補1，則為0XFF FF FF FE，那麼其真值則為-2.