龙南信息网论坛:位域详解

位域是指信息在存储时，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。

位域定义的几点说明

　　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:4unsigned :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. 位域的长度不能大于指定类型固有长度，比如说int的位域长度不能超过32，bool的位域长度不能超过8。　　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:1int :2 /*该2位不能使用*/int b:3int 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。

编辑本段二、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。　　为了节省空间，可以把几个数据压缩到少数的几个类型空间上，比如需要表示二个3位二进制的数，一个2位二进制的数，则可以用一个8位的字符表示之。　　struct　　{char a : 3;char b : 3;char c : 2;} ;　　这个结构体所占空间为一个字节，8位。节省了空间。　　三、位域的对齐　　如果结构体中含有位域(bit-field)，那么VC中准则是：　　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；　　系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞（padding）,然后对变量进行位域操作。  单片机程序设计中经常会用到的位变量作为一些标志。CW 中没有特别的位变量定
义关键词，位变量必须由位域结构体的型式来定义。例如:
struct {
unsigned powerOn : 1;
unsigned alarmOn : 1;
unsigned commActive : 1;
unsigned sysError : 1;
} myFlag;
若引用某个位变量，只需
myFlag.alarmOn = 1;
myFlag.sysError = 0;
这样定义的各个位变量将被顺序排放在一起，以字节为基本单位，字节的第0位放
第一个位变量，一个字节含8个位变量。因此如果位域结构中定义的位变量数目很
多，在最后内存分配上将占居多个字节。
有时为了编程方便，位变量需单独定义和操作但又希望一次整个字节一起初始化
（清零或赋值），这时我们可以定义字节（或字）和位域结构的联合体：
union {
byte flagByte;
struct {
unsigned powerOn : 1;
unsigned alarmOn : 1;
unsigned commActive : 1;
unsigned sysError : 1;
} bits;
} myFlag;整字节操作可以
myFlag.flagByte = 0;
单独某一个位操作可以可以
myFlag.bits.powerOn = 1;
myFlag.bits.commActive = !myFlag.bits.commActive;若嫌这样的位变量名称太长，大可以在你自己的头文件里用?#define?预定义，用
更简洁易懂的名称进行替换。
最后要提醒的是在定义位变量时尽量将它们指定分配到内存空间的第0页（地址范
围0x00-0xff），这样对位变量操作的C 代码将直接被编译成对应的汇编位操作指
令，代码效率最高。具体的定位方法将在介绍?#pragma?时说明。