位域

 

#include <iostream>
using namespace std;

typedef struct bitstruct{
	int b1:5;
	int b2:2;
	int b3:3;
}bitstruct;



union V{
	struct X{
		unsigned char s1:2;
		unsigned char s2:3;
		unsigned char s3:3;
	}x;
	unsigned char c;
}v;

struct foo4{
	char a:2;
	char b:3;
	int c:1;
};
void main(){
bitstruct b;
cout<<"\n==============\n";
memcpy(&b,"EM",sizeof(b));
cout<<sizeof(b)<<endl;
cout<<b.b1<<endl<<b.b2<<endl<<b.b3<<endl;
cout<<"\n============\n";
v.c=100;
printf("%d\n",v.x.s1);
printf("%d\n",v.x.s2);
printf("%d\n",v.x.s3);
cout<<"\n============\n";
cout<<sizeof(struct foo4)<<endl;system("pause");
}

 

位域 ：   
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   

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;   

分析：
struct bit 
{   int a:3; 
    int  b:2; 
    int c:3; 
}; 
int main() 
{ 
  bit s; 
  char *c=(char*)&s; 
   cout<<sizeof(bit)<<endl;
  *c=0x99;
   cout << s.a <<endl <<s.b<<endl<<s.c<<endl; 
     int a=-1;
   printf('%x',a);
  return 0; 
} 
输出为什么是
4
1
-1
-4
ffffffff
因为0x99在内存中表示为 100 11 001 , a = 001, b = 11, c = 100
当c为有符合数时, c = 100, 最高1为表示c为负数，负数在计算机用补码表示，所以c = -4;同理 
b = -1;

如果结构体中含有位域(bit-field)，总结规则如下
1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式；
4）如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,且应尽量节省内存。 

实例分析：

对于bitstruct是含有位域的结构体,sizeof(int)为4字节，按照规则：

首先b1占起始的5个字节, 根据含位域规则1, b2紧跟存放,b3也是紧跟存放的。
根据规则5,得到sizeof(bitstruct) = 4。
在进行内存分配的时候，首先分配bitstruct的第一个成员类型int(4字节)，这四个字节的存放按照低字节存储在低地址中的原则。
int共4个字节：
第4个字节 - 第3个字节 - 第2个字节 - 第1个字节

在内存中的存放方式如下所示。
而后为b1分配5位,这里优先分配的应该是低5位，也就是第一个字节的低5位。
继而分配b2的2个字节，也就是第1个字节中紧接着的2位。
最后分配b3的3位，按照规则1、2，b3还是紧接着存放的，b3的最低位是第一个字节的最高位，高两位为第2个字节的低两位。

字符E二进制为0100 0101,字符M的二进制为0100 1101，在内存中存放如下所示：

memcpy为按位拷贝的，所以两片内存区可以直接对应上，得到
b1的二进制形式为：00101 ，高位为0，正数，5
b2的二进制形式为：10 ，高位为1，负数，取反加1，添加符号，-2
b3的二进制形式为：b3的最低一位是0,高位为01，拼接后为010,正数，2

 

对于第二个结构：

100对应的二进制： 11000100

存入内存如图：

       高地址 |_1__|_1__|__0_|__0_|_0__|__1_|_0__|__0_| 低地址

                   |         s3        |     s2          |  s1       |

 

对于第三个结构：

foo4 按照int对齐

 

参考：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=257516&do=blog&cuid=1900877

         http://www.cnblogs.com/alex-tech/archive/2011/03/24/1993856.html#2176002