[C++知识库]二十一、C位域

一、引言

有些信息在存储时，并不需要占用完整的字节，例如开关变量，只需要占用一位。这时，我们就可以采用位域操作，将一个字节分成不同的区域，并说明每个区域的位数，来节省内存。

二、应用

2.1 位域的定义

struct 位于结构名
{
    type member_name : width;
}

• 代码实现：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>
  
  struct test1
  {
      unsigned int i;
      unsigned int j;
  };
  
  struct test2
  {
      unsigned int i : 1;
      unsigned int j : 1;
  };
  
  int main()
  {
      struct test1 t1;
      struct test2 t2;
      t2.i = 1;
      t2.j = 2;
      printf("i的大小：%d\n",t2.i);
      // 此处会有警告，因为j的内存超出了位域定义的大小
      // 输出结果为0
      printf("j的大小：%d\n",t2.j); 
      printf("t1的大小：%d\n",sizeof(t1));
      printf("t2的大小：%d\n",sizeof(t2));
  
      return 0;
  }
  

• 运行结果：

  test1.c: In function 'main':
  test1.c:21:12: warning: large integer implicitly truncated to unsigned type [-Woverflow]
      t2.j = 2;
              ^
  i的大小：1
  j的大小：0
  t1的大小：8
  t2的大小：4
  

2.2 结构体的位域大小

• 代码实现：

  #include<stdio.h>
  
  /*
      在定义位域的时候，当一个单元的位置不够存放另一
      位域的时候，会从下一单元存放该位域
      单元：一般指四个字节，即一个整型变量的长度
  */
  
  // 结构体大小：4字节
  struct test1
  {
      unsigned i : 31;
      unsigned j : 1;
  };
  
  // 结构体33个比特，超过一个单元（32比特），j
  // 被存放到下一个单元，故占用8个字节
  struct test2
  {
      unsigned i : 31;
      unsigned j : 2;
  };
  
  // 加入空域，内存大小为8个字节，j存放在下一个单元
  struct test3
  {
      unsigned i : 31;
      unsigned   : 1;
      unsigned j : 1;
  };
  
  
  int main(){
      struct test1 t1;
      struct test2 t2;
      struct test3 t3, *p_t3;
  
      p_t3 = &t3;
      // 注意是使用->而不是 . ，否则会报错
      // 因为p_t3为指针，如果不是指针，则用 . 进行赋值
      p_t3->i = 8; 
      p_t3->j = 1;
  
      printf("t3.i:%d\n",t3.i);
      printf("t3.j:%d\n",p_t3->j);
      printf("t1的大小：%d\n",sizeof(t1));
      printf("t2的大小：%d\n",sizeof(t2));
      printf("t3的大小：%d\n",sizeof(t3));
  }
  

• 运行结果：

  t3.i:8
  t3.j:1
  t1的大小：4
  t2的大小：8
  t3的大小：8