位段（转）
- 在某些机器上, 位段总是作为 unsigned 处理, 而不管它们是否被说明成 unsigned 的。
- 大多数C 编译器都不支持超过一个字长的位段。
- 位段不可标明维数; 即, 不能说明位段数组, 例如 flag:l[2]。
- 最后, 不可以取位段地址。原因是, 在这种情况不, 显然没有称作为 "位段指针" 类型的变量
file1:
http://hi.baidu.com/jevidyang/blog/item/5f2dc503d3c481763812bb6c.html
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。
1. 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
{
unsigned a:8;
unsigned b:2;
unsigned 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
{
unsigned a:8;
unsigned b:2;
unsignedc: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。
其存储位置一般从右至左进行存储即：data: c(6bits) | b(2bits) | a(8bits). 依编译器而定，TMS320的DSP的CCS按右至左的顺序。
对于位域的定义尚有以下几点说明：
0）位段成员的类型必须指定为unsigned int类型；
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*/
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
{
unsigned a:1
unsigned :2 /*该2位不能使用*/
unsigned b:3
unsigned 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。
2. 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。
【例】
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符"|="，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。
file2:
http://blog.sina.com.cn/u/489e70e1010005tn
例如, 一个存放值 36 的字节是八个二进制数字的串: 可以表示成 00100100。 存入值24 的字节可以表示成 00010100。
有时, 我们希望不仅对字节进行操作, 也要能对位进行操作。例如, 用布尔真或假条件表示的标志, 在计算机中可用位来表示。
但是, 说明一个用作标志的普通变量至少要用一个字节---8 位, 而在某些计算机系统中则可能是 16 位。如果我们想在一个很大的表中存储很多标志, 那么 "被浪费" 的内存空间是很可观的。在 C 语言中, 一种方法是用叫做位段的构造类型来定义一个压缩信息的结构。
2.位段的用法
先看一个例子: 我们需要用到五个变量。 假定, 其中三个用作标志, 称为 f1, f2 和 f3。
第四个称为 type, 取值范围为 1 至 12。 最后一个变量称为 index, 值的范围为 0 至 500。
通常, 我们用下面的语句来说明这些变量:
char f1,f2,f3;
unsigned int type;
unsigned int index;
但是, 实际上标志 f1, f2, f3 分别只需要 1 位。变量 type 只需要 4 位, 而变量 index 只需要 9 位。 总共是 16位 ---- 2 个字节。我们用两个字节就够了。
我们可这样来做:
struct packed_struct
{
unsigned int f1 :1;
unsigned int f2 :1;
unsigned int f3 :1;
unsigned int type :4;
unsigned int index :9;
};
这种方法的好处是, 定义成 packed_struct 类型的变量的位段, 可以如引用一般的结构成员一样方便地引用。同时, 使用了更少的内存单元数。
我们已经定义了一个称作为 packed_struct 的包含着位段的结构。现在, 我们象下面那样定义一个称作为 packet_data 的变量: struct packed_struct packed_data; 于是, 我们就可以用简单的语句, 把 packed_data 的 type 位段设置为 7:
packed_data.type = 7; 类似地, 我们可以用下面的语句把这个位段的值设为 n:
packed_data.type = n; 我们不必担心 n 的值太长, 以致不能放入 type 位段中, C 编译器会自动地仅取出 n 的低四位, 把它赋值给 packed_data.type。取出位段的值也自动地处理的, 因此语句 n = packed_data.type; 将从 packed_data 中取出 type 位段, 并把它的值赋给 n。
在一般的表达式中可以使用位段, 此时, 位段自动地转换成整数。因此, 表达式
i = packed_data.index/5+1; 是完全有效的。
在包含位段的结构中, 也可以包括 "通常的" 数据类型。因此, 如果我们想定义一个结构, 它包含一个 int, 一个 char, 和二个 1 位的标志, 那么, 下面的定义是有效的:
struct table_entry
{
int count ;
char c;
unsigned int f1 :1;
unsigned int f2 :1;
};
当位段出现在结构定义中时, 它们就被压缩成字。如果某个位段无法放入一个字中, 那么该字的剩余部分跳过不用, 该位段被放入下一个字中。
使用位段时, 必须注意下列事项:
- 在某些机器上, 位段总是作为 unsigned 处理, 而不管它们是否被说明成 unsigned 的。
- 大多数C 编译器都不支持超过一个字长的位段。
- 位段不可标明维数; 即, 不能说明位段数组, 例如 flag:l[2]。
- 最后, 不可以取位段地址。原因是, 在这种情况不, 显然没有称作为 "位段指针" 类型的变量。
struct bits
{
unsigned int f1:1;
int word;
unsigned int f3:1;
};
那么, 位段是怎样压缩的呢? 由于成员 word 出现于其间, 故 f1, f3 不会压缩在同一个字内。C 编译器不会重新安排位段定义来试图优化存储空间。
可以指定无名位段, 使得一个字中的某些位被 "跳过"。因此, 定义:
struct x_entry
{
unsigned int type :4;
unsigned int :3;
unsigned int count :9;
};
将定义一个结构 x_entry, 它包含两个位段变量 type 和 count, 而无名位段规定了 type 和 count 间隔三位。
