c語(yǔ)言 位域

c語(yǔ)言的位域主要用來(lái)節(jié)省結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。

1. 位域使用對(duì)比

如果程序的結(jié)構(gòu)中包含多個(gè)開(kāi)關(guān)量，只有 true/false 變量，如下：

struct
{
  unsigned int widthvalidated;
  unsigned int heightvalidated;
} status;

這種結(jié)構(gòu)需要 8 字節(jié)的內(nèi)存空間，但在實(shí)際上，在每個(gè)變量中，我們只存儲(chǔ) 0 或 1。在這種情況下，c 語(yǔ)言提供了一種更好的利用內(nèi)存空間的方式。如果您在結(jié)構(gòu)內(nèi)使用這樣的變量，您可以定義變量的寬度來(lái)告訴編譯器，您將只使用這些字節(jié)。例如，上面的結(jié)構(gòu)可以重寫成：

struct
{
  unsigned int widthvalidated : 1;
  unsigned int heightvalidated : 1;
} status;

現(xiàn)在，上面的結(jié)構(gòu)中，status 變量將占用 4 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，但是只有 2 位被用來(lái)存儲(chǔ)值。如果您用了 32 個(gè)變量，每一個(gè)變量寬度為 1 位，那么 status 結(jié)構(gòu)將使用 4 個(gè)字節(jié)，但只要您再多用一個(gè)變量，如果使用了 33 個(gè)變量，那么它將分配內(nèi)存的下一段來(lái)存儲(chǔ)第 33 個(gè)變量，這個(gè)時(shí)候就開(kāi)始使用 8 個(gè)字節(jié)。讓我們看看下面的實(shí)例來(lái)理解這個(gè)概念：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* 定義簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu) */
struct
{
  unsigned int widthvalidated;
  unsigned int heightvalidated;
} status1;

/* 定義位域結(jié)構(gòu) */
struct
{
  unsigned int widthvalidated : 1;
  unsigned int heightvalidated : 1;
} status2;
 
int main( )
{
   printf( "memory size occupied by status1 : %d\n", sizeof(status1));
   printf( "memory size occupied by status2 : %d\n", sizeof(status2));

   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

memory size occupied by status1 : 8
memory size occupied by status2 : 4

2. 位域聲明

在結(jié)構(gòu)內(nèi)聲明位域的形式如下：

struct
{
  type [member_name] : width ;
};

下面是有關(guān)位域中變量元素的描述：

帶有預(yù)定義寬度的變量被稱為位域。位域可以存儲(chǔ)多于 1 位的數(shù)，例如，需要一個(gè)變量來(lái)存儲(chǔ)從 0 到 7 的值，您可以定義一個(gè)寬度為 3 位的位域，如下：

struct
{
  unsigned int age : 3;
} age;

上面的結(jié)構(gòu)定義指示 c 編譯器，age 變量將只使用 3 位來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)值，如果您試圖使用超過(guò) 3 位，則無(wú)法完成。讓我們來(lái)看下面的實(shí)例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct
{
  unsigned int age : 3;
} age;

int main( )
{
   age.age = 4;
   printf( "sizeof( age ) : %d\n", sizeof(age) );
   printf( "age.age : %d\n", age.age );

   age.age = 7;
   printf( "age.age : %d\n", age.age );

   age.age = 8;
   printf( "age.age : %d\n", age.age );

   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯時(shí)，它會(huì)帶有警告，當(dāng)上面的代碼被執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

sizeof( age ) : 4
age.age : 4
age.age : 7
age.age : 0