深入理解C/C++中的位域结构体

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。一、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： 
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： 
  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： 
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： 
   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。

二、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。 
        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9、10、11三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12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针 方式给位域a重新赋值，赋为0。第15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16行中使用了复合位运算"|="， 相当于：pbit->c=pbit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。