C语言 位字段

前言
在C语言中,可以单独操控变量的位。有时候我们通常向硬件设备发送一两个字节来控制这些设备,每个位都有特定的含义。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”。那什么是位字段呢?

位字段
位字段是C语言中一种存储结构,不同于一般结构体的是它在定义成员的时候需要指定成员所占的位数。
位字段是一个signed int 或 unsigned int 类型的变量中的一组相邻的位。位字段通过一个结构声明来建立的,该结构声明为每个字段提供标签,并确定该字段的宽度。

位字段声明

在结构体声明位字段如下:

struct 
{
	type [member_name] : width ;
};

位字段中变量元素的描述

type 整数类型,决定了如何解释位域的值。 类型可以为unsigned int,signed int。
member_name 位字段的名称。
width 位字段的宽度必须小于或者等于指定位的宽度

位字段示例

假如我们需要一个变量来存储从 0 到 7 的值,可以定义一个宽度为 3 位的位字段。例如:

struct 
{
	unsigned int field : 3;
}stuff;

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <limits.h> // CHAR_BIT

char *itobs(int n, char * bit_num);
void show_bit_str(const char * str);


struct 
{
	unsigned int field : 3;
}stuff;

int main(int argc, char const *argv[])
{

	char bit_str[2 *sizeof(int) + 1];//留出一个位置给末尾的空字符
	//printf("stuff sizeof  = %d\n",sizeof(stuff) );

	stuff.field = 4; //0100
	itobs(stuff.field, bit_str);
	printf("stuff.field value = %d\n", stuff.field);
	show_bit_str(bit_str); //二进制显示
	printf("\n");

	stuff.field = 8; // 二进制表示为 1000 有四位,超出范围,编译的时候会有警告,而且打印二进制信息都是0
	itobs(stuff.field, bit_str);
	printf("stuff.field value = %d\n", stuff.field);
	show_bit_str(bit_str);
	printf("\n");

	return 0;
}


char *itobs(int n, char * bit_num)
{
	int i;
	const static int size = 2 *sizeof(int); //表示int类型的位数
	for (i = size-1; i >= 0; i--,n >>= 1)
		bit_num[i] = (01 & n) + '0';
	bit_num[size] = '\0';

	return bit_num;

}

//四位一组显示二进制字符串
void show_bit_str(const char * str)
{
	int i = 0;

	while (str[i])//空字符不为空
	{
		putchar(str[i]);
		if (++i %4 == 0 && str[i]) //四位为一组显示
			putchar(' ');
	}
}


输出结果:

在这里插入图片描述

总结
字段存储在一个int中顺序取决于机器。在有些机器上,存储的顺序是从左往右的,而在另一一些机器上,是从右往左。

位字段通常不可移植,有些情况下就是因为这种不可移植的特性,以特定的设备所用于的形式储存数据。

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