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)中的成員變數所佔的空間。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)中的成員變數所佔的空間。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就預設是signed int,能夠表示負數)。位段名稱var是可選引數,即可以省略。digits表示該位段所佔的二進位制位數。
那麼定義一個位段結構可以像下面這段程式碼去定義:
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)位段的型別只能是int,unsigned int,signed int三種類型,不能是char型或者浮點型;
2)位段佔的二進位制位數不能超過該基本型別所能表示的最大位數,比如在VC中int是佔4個位元組,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)若位段佔的二進位制位數為0,則這個位段必須是無名位段,下一個位段從下一個位段儲存單元(這裡的位段儲存單元經測試在VC環境下是4個位元組)開始存放;
6)若位段出現在表示式中,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.位段結構在記憶體中的儲存方式
對於位段結構,編譯器會自動進行儲存空間的優化,主要有這幾條原則:
1)如果一個位段儲存單元能夠儲存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儲存單元中,不能放在兩個位段儲存單元中;如果一個位段儲存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儲存單元開始存放。(在VC中位段儲存單元的大小是4位元組).
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位元組的空間(C語言中是佔0位元組,而C++中佔1位元組);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儲存單元的大小;
測試程式:
/*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位元組的空間 ,在C中佔0位元組
{
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儲存單元 ,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儲存單元
unsigned c:32; //由於6+32>32,所位段c也放在一個新的位段儲存單元,所以佔4+4+4=12Byte
}S3;
typedef struct node4
{
unsigned int a:1;
char b; //在一個位段儲存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. . .
當列印s4的各個位段時,列印的結果與賦的初始值不同。
由於c只佔1位,那麼沒有資料位,此時進行符號擴充套件直接在高位新增1,所以列印的結果為-1;
由於d佔2位,那麼當將2賦給d時,記憶體中儲存的內容為10,此時進行符號擴充套件,高位補1,則為0XFF FF FF FE,那麼其真值則為-2.
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