C语言位段问题

悠悠 2022-08-10 17:33 184阅读 0赞

浅谈C语言中的位段

位段(bit-field)是以位为单位来定义结构体(或联合体)中的成员变量所占的空间。含有位段的结构体(联合体)称为位段结构。采用位段结构既能够节省空间，又方便于操作。

位段的定义格式为:

type  \[var\]: digits

其中type只能为int，unsigned int，signed int三种类型(int型能不能表示负数视编译器而定，比如VC中int就默认是signed int，能够表示负数)。位段名称var是可选参数，即可以省略。digits表示该位段所占的二进制位数。

那么定义一个位段结构可以像下面这段代码去定义：

![复制代码][copycode.gif]

struct node
    {
       
        unsigned int a:4;     //位段a，占4位
        unsigned int  :0;     //无名位段，占0位
        unsigned int b:4;     //位段b，占4位
        int c:32;             //位段c，占32位
        int  :6;              //无名位段，占6位
    };

![复制代码][copycode.gif]

一.位段的使用

使用位段需注意一下几点:

1)位段的类型只能是int，unsigned int，signed int三种类型，不能是char型或者浮点型；

2)位段占的二进制位数不能超过该基本类型所能表示的最大位数，比如在VC中int是占4个字节，那么最多只能是32位；

3)无名位段不能被访问，但是会占据空间；

4)不能对位段进行取地址操作；

5)若位段占的二进制位数为0，则这个位段必须是无名位段，下一个位段从下一个位段存储单元(这里的位段存储单元经测试在VC环境下是4个字节)开始存放；

6)若位段出现在表达式中，则会自动进行整型升级，自动转换为int型或者unsigned int。

7)对位段赋值时，最好不要超过位段所能表示的最大范围，否则可能会造成意想不到的结果。

8)位段不能出现数组的形式。

二.位段结构在内存中的存储方式

对于位段结构，编译器会自动进行存储空间的优化，主要有这几条原则:

1)如果一个位段存储单元能够存储得下位段结构中的所有成员，那么位段结构中的所有成员只能放在一个位段存储单元中，不能放在两个位段存储单元中；如果一个位段存储单元不能容纳下位段结构中的所有成员，那么从剩余的位段从下一个位段存储单元开始存放。(在VC中位段存储单元的大小是4字节).

2)如果一个位段结构中只有一个占有0位的无名位段，则只占1或0字节的空间(C语言中是占0字节，而C++中占1字节)；否则其他任何情况下，一个位段结构所占的空间至少是一个位段存储单元的大小；

测试程序：

按 Ctrl+C 复制代码

按 Ctrl+C 复制代码

执行结果为:

1 -1 -2 3  
4 1 8 12 4  
请按任意键继续. . .  
当打印s4的各个位段时，打印的结果与赋的初始值不同。

由于c只占1位，那么没有数据位，此时进行符号扩展直接在高位添加1，所以打印的结果为-1；

由于d占2位，那么当将2赋给d时，内存中存储的内容为10，此时进行符号扩展，高位补1，则为0XFF FF FF FE，那么其真值则为-2.

[copycode.gif]: /images/20220810/cad704751c524cb7be4adcd6e9ad7888.png

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