位域

C 位域

位域是操控位的一种方法

有些数据在存储时只占用一个或几个二进制位,并不需要占用一个完整的字节。基于这种考虑，C语言又提供了一种数据结构，叫做“位域”或“位段”。

位域通过一个结构声明来建立：该结构声明为每个字段提供标签，并确定该字段的宽度。例如，下面的声明建立了个4个1位的字段：

struct 
{
   unsigned int autfd:1;
   unsigned int bldfc:1;
   unsigned int undin:1;
   unsigned int itals:1;
}prnt;

根据该声明， prnt包含4个1位的字段。现在，可以通过普通的结构成员运算符(.)单独给这些字段赋值：

prnt.itals = 0:
prnt.undin = 1;

由于每个字段恰好为1位，所以只能为其赋值1或0。变量prnt被储存在int大小的内存单元中 :后面的数字用来限定成员变量占用的位数。位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度。通俗地讲，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。

如上述结构中autfd、bldfc、undin、itals后面的数字不能超过unsigned int的位数，即在32bit环境中就是不能超过32。

位域的取值范围非常有限，数据稍微大些就会发生溢出，请看下面的例子：

#include <stdio.h>

struct pack
{
 unsigned a:2;  // 取值范围为：0~3
 unsigned b:4;   // 取值范围为：0~15
 unsigned c:6;   // 取值范围为：0~63
};

int main(void)
{
 struct pack pk1;
 struct pack pk2;

 // 给pk1各成员赋值并打印输出
 pk1.a = 1;
 pk1.b = 10;
 pk1.c = 50;
 printf("%d, %d, %d\n", pk1.a, pk1.b, pk1.c);

 // 给pk2各成员赋值并打印输出
 pk2.a = 5;
 pk2.b = 20;
 pk2.c = 66;
 printf("%d, %d, %d\n", pk2.a, pk2.b, pk2.c);

 return 0;
}

程序输出结果为：

pk1.a = 1, pk1.a = 10, pk1.c = 5
pk2.a = 1, pk2.b = 4, pk2.c = 2

位域声明

在结构内声明位域的形式如下：

struct
{
  type [member_name] : width ;
};

下面是有关位域中变量元素的描述：

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。让我们来看下面的实例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct
{
  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;
   printf( "Age.age : %d\n", Age.age );

   return 0;
}

尝试一下

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