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C語(yǔ)言中位段的詳細(xì)介紹
位段(bit-field)是以位為單位來定義結(jié)構(gòu)體(或聯(lián)合體)中的成員變量所占的空間。含有位段的結(jié)構(gòu)體(聯(lián)合體)稱為位段結(jié)構(gòu)。采用位段結(jié)構(gòu)既能夠節(jié)省空間，又方便于操作。以下是百分網(wǎng)小編搜索整理的關(guān)于C語(yǔ)言中位段的詳細(xì)介紹，學(xué)習(xí)C語(yǔ)言基礎(chǔ)的朋友，可以參考本文!想了解更多相關(guān)信息請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生考試網(wǎng)!
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(fù)數(shù)視編譯器而定，比如VC中int就默認(rèn)是signed int，能夠表示負(fù)數(shù))。位段名稱var是可選參數(shù)，即可以省略。digits表示該位段所占的二進(jìn)制位數(shù)。
那么定義一個(gè)位段結(jié)構(gòu)可以像下面這段代碼去定義：
struct node
{
unsigned int a:4; //位段a，占4位
unsigned int :0; //無名位段，占0位
unsigned int b:4; //位段b，占4位
int c:32; //位段c，占32位
int :6; //無名位段，占6位
};
一.位段的使用
使用位段需注意一下幾點(diǎn):
1)位段的類型只能是int，unsigned int，signed int三種類型，不能是char型或者浮點(diǎn)型；
2)位段占的二進(jìn)制位數(shù)不能超過該基本類型所能表示的最大位數(shù)，比如在VC中int是占4個(gè)字節(jié)，那么最多只能是32位；
3)無名位段不能被訪問，但是會(huì)占據(jù)空間；
4)不能對(duì)位段進(jìn)行取地址操作；
5)若位段占的二進(jìn)制位數(shù)為0，則這個(gè)位段必須是無名位段，下一個(gè)位段從下一個(gè)位段存儲(chǔ)單元(這里的位段存儲(chǔ)單元經(jīng)測(cè)試在VC環(huán)境下是4個(gè)字節(jié))開始存放；
6)若位段出現(xiàn)在表達(dá)式中，則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行整型升級(jí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為int型或者unsigned int。
7)對(duì)位段賦值時(shí)，最好不要超過位段所能表示的最大范圍，否則可能會(huì)造成意想不到的結(jié)果。
8)位段不能出現(xiàn)數(shù)組的形式。
二.位段結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式
對(duì)于位段結(jié)構(gòu)，編譯器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)空間的優(yōu)化，主要有這幾條原則:
1)如果一個(gè)位段存儲(chǔ)單元能夠存儲(chǔ)得下位段結(jié)構(gòu)中的所有成員，那么位段結(jié)構(gòu)中的所有成員只能放在一個(gè)位段存儲(chǔ)單元中，不能放在兩個(gè)位段存儲(chǔ)單元中；如果一個(gè)位段存儲(chǔ)單元不能容納下位段結(jié)構(gòu)中的所有成員，那么從剩余的位段從下一個(gè)位段存儲(chǔ)單元開始存放。(在VC中位段存儲(chǔ)單元的大小是4字節(jié)).
2)如果一個(gè)位段結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)占有0位的無名位段，則只占1或0字節(jié)的空間(C語(yǔ)言中是占0字節(jié)，而C++中占1字節(jié))；否則其他任何情況下，一個(gè)位段結(jié)構(gòu)所占的空間至少是一個(gè)位段存儲(chǔ)單元的大��；
測(cè)試程序：
/*測(cè)試位段 201110.12*/
#include
using namespace std;
typedef struct node
{
unsigned int a:1; //存在一個(gè)非0位的位段，則至少占4Byte
}S;
typedef struct node1 //在C++中占1字節(jié)的空間 ，在C中占0字節(jié)
{
unsigned int :0;
}S1;
typedef struct node2
{
unsigned int a:1;
unsigned int :0; //下一個(gè)位段放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元 ，所以占4+4=8Byte
unsigned c:32;
}S2;
typedef struct node3
{
unsigned int a:4;
unsigned int :0;
int :6; //這個(gè)位段放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元
unsigned c:32; //由于6+32>32，所位段c也放在一個(gè)新的位段存儲(chǔ)單元，所以占4+4+4=12Byte
}S3;
typedef struct node4
{
unsigned int a:1;
char b; //在一個(gè)位段存儲(chǔ)單元中能夠存下所有的成員，所以占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 %d ",s4.a,s4.c,s4.d,s4.e);
printf("%d %d %d %d %d ",sizeof(S),sizeof(S1),sizeof(S2),sizeof(S3),sizeof(S4));
return 0;
}
執(zhí)行結(jié)果為:
1 -1 -2 3
4 1 8 12 4
請(qǐng)按任意鍵繼續(xù). . .
當(dāng)打印s4的各個(gè)位段時(shí)，打印的結(jié)果與賦的初始值不同。
由于c只占1位，那么沒有數(shù)據(jù)位，此時(shí)進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展直接在高位添加1，所以打印的結(jié)果為-1；
由于d占2位，那么當(dāng)將2賦給d時(shí)，內(nèi)存中存儲(chǔ)的內(nèi)容為10，此時(shí)進(jìn)行符號(hào)擴(kuò)展，高位補(bǔ)1，則為0XFF FF FF FE，那么其真值則為-2.
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