C 语言结构中的 "位字段"

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查看1731 | 回复0 | 2009-3-31 12:46:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
数据类型 - 结构中的 "位字段"

所有基础的数据类型, 最大的也不过 10 个字节;

我们可以自定义的数据类型 —— "结构", 通过把若干类型组合在一起, 让一种类型可以大很多。

我们知道, 一个字节有八个 Bit 组成; 能否把一种类型缩小、缩小到 Bit 级?

结构中的 "位字段" 是以 Bit 为单位的, 这已经是计算机的最小单位, 大小是 char 类型的 1/8.

下面的例子中定义的位字段, 分别有 1-4 Bit 大小; 1 Bit 的字段只能放两个数(0、1), 4 Bit 的字段也只能放下 16 个数:

1. 结构体可以包含位字段:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  struct Bit {
    unsigned a: 1; /* 1 Bit, 取值范围: 0 - 1 */
    unsigned b: 2; /* 2 Bit, 取值范围: 0 - 3 */
    unsigned c: 3; /* 3 Bit, 取值范围: 0 - 7 */
    unsigned d: 4; /* 4 Bit, 取值范围: 0 - 15 */
  } B;

  B.a = 1;
  B.b = 3;
  B.c = 7;
  B.d = 15;

  printf("%d, %d, %d, %dn", B.a, B.b, B.c, B.d);

  getchar();
  return 0;
}

上例中, 位域的类型被指定为是无符号的整型(unsigned int), 我试着只要是整型都可以, 但要一致。

假如我们定义 8 个字段, 每个字段都是 1 Bit, 就可以很好地明细一个字节, 譬如:

11111111B = 255;

00000001B = 1;

00001111B = 15;

01111111B = 127;

下面的例子用程序对上面的说明做了落实:

2. 用 8 个 Bit 构成一个 unsigned char 数:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  struct Bit {
    int b8: 1;
    int b7: 1;
    int b6: 1;
    int b5: 1;
    int b4: 1;
    int b3: 1;
    int b2: 1;
    int b1: 1;
  } B;
  
  unsigned char *p = NULL;

  B.b1 = 1; B.b2 = 1; B.b3 = 1; B.b4 = 1; B.b5 = 1; B.b6 = 1; B.b7 = 1; B.b8 = 1;
  p = (unsigned char *)&B;
  printf("%dn", *p); /* 255 */

  B.b1 = 0; B.b2 = 0; B.b3 = 0; B.b4 = 0; B.b5 = 0; B.b6 = 0; B.b7 = 0; B.b8 = 1;
  p = (unsigned char *)&B;
  printf("%dn", *p); /* 1  */

  B.b1 = 0; B.b2 = 0; B.b3 = 0; B.b4 = 0; B.b5 = 1; B.b6 = 1; B.b7 = 1; B.b8 = 1;
  p = (unsigned char *)&B;
  printf("%dn", *p); /* 15 */

  B.b1 = 0; B.b2 = 1; B.b3 = 1; B.b4 = 1; B.b5 = 1; B.b6 = 1; B.b7 = 1; B.b8 = 1;
  p = (unsigned char *)&B;
  printf("%dn", *p); /* 127 */

  getchar();
  return 0;
}

3. 包含位字段的结构和其他结构没有区别, 譬如同时包含其他类型的字段:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  struct Bit {
    unsigned b1: 1;
    unsigned b2: 1;
    float f;
  } B;
  
  B.b1 = 0;
  B.b2 = 1;
  B.f = 3.14;
  
  printf("%d, %d, %gn", B.b1, B.b2, B.f); 

  getchar();
  return 0;
}

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