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C语言中的位域的使用

2013年08月26日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2109字 ⁄ 字号 评论关闭

使用C/C++已经好多年了,但一直以来不怎么重视位域的使用,今天发现在做IP头结构的时候,正在需要,于是收集了一些资料,贴在下面:

 

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,在定义IP头VerLen这个字段的时候,我这样定义:

            union
            {
                unsigned char    h_VerLen; //高4位版本、低4位头长度,如(4<<4 | 5)
                struct
                {
                    unsigned char HeadLen:4; //低4位头长度
                    unsigned char Version:4; //高4位版本

                } bit_VerLen;
            };

 

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*/
这表示该unsigned类型后面都置空保留
 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。

     这句我不是十分赞同,比如在定义IP分片偏移的时候,我定义了13位的位域,如:

            union
            {
                unsigned short Flag_And_Frag; //IP数据报标志、分片偏移
                struct
                {
                    unsigned short Frag:13; //低13位表示分片偏移(以8为单位)
                    unsigned short Flag:3; //高3位表示分片标志
                } bit_FlagFrag;
            };

   所以我认为只要位域长度不能超过其定义类型的宽度就行了;持这种怀疑态度,我作了测试:

struct TT
{
    unsigned int a:1;
    int b:31;
};


    TT tt;
    tt.a = 1;  //如果这里定义a为int型的话,由于a只有一位,所以a将等于-1;


    tt.b = 65535;

   tt.a = 2; //由于2的二进制为10B,而a只有一位,所以只有低位0被赋给a,溢出的部分不影响高位;


  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。跟普通的数据结构一样,同样可以使用结构指针。

 

另外,我觉得网上有一段描述说得很好,摘下来供学习:

 

网上有如下的解释:

/*************************************************************************

C99规定int、unsigned   int和bool可以作为位域类型,但编译器几乎都对此作了扩展,

允许其它类型类型的存在。
使用位域的主要目的是压缩存储,其大致规则为:
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,Dev-C++采取压缩方式


4)  
如果位域字段之间穿插着非位域字段,则不进行压缩

5)   整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍

***************************************************************************/

 

 

参考文章:

C语言中的位域的使用 http://dev.yesky.com/374/2645874.shtml

一篇论坛关于跨字节位域使用 http://topic.csdn.net/u/20070109/13/13302c20-8e2d-47af-9059-afbe77fb0575.html


 

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