C++中位域介绍。一、位域

有些信息在存储时，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。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:4 unsigned :0 /*空域   目的是为了占用该字节的剩余的位数，使下个区域从下一个字节开始*/ 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. 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。

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:1 int :2 /*该2位不能使用*/ int b:3 int 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。

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。

运行结果：

说明：

对于位域的变量类型，尽量使用 unsigned 类型(无符号类型)，假如我们使用 int 或  char 等变量类型，位域的区域最高位为符号位；表示的范围为 -2(n-1) ~ 2(n-1)-1

如下代码：

 

分析：位域定义的时候每一个区域使用的是 char 或 int 类型，最高位为符号位；然后数据以补码形式存储在计算机中，所以 b.a = 1 ；高位1表示符号位，表示的数值为-1；b1.b=7 计算机中存储的补码为 111；转化成原码后为 101，高位为符号位，值为 -1；b1.c的计算机中存储的二进制为 1001；转为原码为 1111；高位为符号位 ，值为 -7；

 

运算结果截图如下：