C语言位域(位段)

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，用一位二进位即可。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。

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：
类型说明符 位域名: 位域长度
例如：

1. struct bs{
2. int a:8;
3. int b:2;
4. int c:6;
5. };

struct bs{ int a:8; int b:2; int c:6;};

位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如：

1. struct bs{
2. int a:8;
3. int b:2;
4. int c:6;
5. }data;

struct bs{ int a:8; int b:2; int c:6;}data;

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。

对于位域的定义尚有以下几点说明：

1) 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：

1. struct bs{
2. unsigned a:4;
3. unsigned :0; /*空域*/
4. unsigned b:4; /*从下一单元开始存放*/
5. unsigned c:4
6. }

struct bs{ unsigned a:4; unsigned :0; /*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。

2) 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。

3) 位域可以无位域名，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：

1. struct k{
2. int a:1;
3. int :2; /*该2位不能使用*/
4. int b:3;
5. int c:2;
6. };

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
位域允许用各种格式输出。

【例12-6】

1. main(){
2. struct bs{
3. unsigned a:1;
4. unsigned b:3;
5. unsigned c:4;
6. } bit,*pbit;
7. bit.a=1;
8. bit.b=7;
9. bit.c=15;
10. printf('%d,%d,%d\n',bit.a,bit.b,bit.c);
11. pbit=&bit;
12. pbit->a=0;
13. pbit->b&=3;
14. pbit->c|=1;
15. printf('%d,%d,%d\n',pbit->a,pbit->b,pbit->c);
16. }

main(){ struct bs{ unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; } bit,*pbit; bit.a=1; bit.b=7; bit.c=15; printf('%d,%d,%d\n',bit.a,bit.b,bit.c); pbit=&bit; pbit->a=0; pbit->b&=3; pbit->c|=1; printf('%d,%d,%d\n',pbit->a,pbit->b,pbit->c);}

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。程序的8、9、10三行分别给三个位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围）。程序第11行以整型量格式输出三个域的内容。第12行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第13行用指针方式给位域a重新赋值，赋为0。第14行使用了复合的位运算符'&='，该行相当于：
pbit->b=pbit->b&3
位域b中原有值为7，与3作按位与运算的结果为3（111&011=011，十进制值为3）。同样，程序第15行中使用了复合位运算符'|='，相当于：
pbit->c=pbit->c|1
其结果为15。程序第16行用指针方式输出了这三个域的值。