C语言 - 位字段(Bit)

假设您的C程序包含许多TRUE/FALSE变量，这些变量按称为状态的结构分组，如下所示-

struct {
   unsigned int widthValidated;
   unsigned int heightValidated;
} status;

这种结构需要8个字节的存储空间，但实际上，我们将在每个变量中存储0或1，在这种情况下，C编程语言提供了一种更好的利用内存空间的方法。

如果在结构内部使用此类变量，则可以定义变量的宽度，该宽度告诉C编译器您将仅使用那些字节数，如上面的结构可以重写如下:

struct {
   unsigned int widthValidated : 1;
   unsigned int heightValidated : 1;
} status;

上面的结构需要4个字节的存储空间用于状态变量，但是只有2位将用于存储值。

如果最多使用32个变量，每个变量的宽度为1位，则状态结构也将使用4个字节，但是，一旦有了33个变量。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* 定义简单结构 */
struct {
   unsigned int widthValidated;
   unsigned int heightValidated;
} status1;

/* 定义一个带有位字段的结构 */
struct {
   unsigned int widthValidated : 1;
   unsigned int heightValidated : 1;
} status2;
 
int main( ) {
   printf( "Memory size occupied by status1 : %d\n", sizeof(status1));
   printf( "Memory size occupied by status2 : %d\n", sizeof(status2));
   return 0;
}

编译并执行上述代码后，将产生以下输出-

Memory size occupied by status1 : 8
Memory size occupied by status2 : 4

Bit Fields声明

位域的声明在结构内部具有以下形式-

struct {
   type [member_name] : width ;
};

下表描述了位字段的变量元素-

以预定义宽度定义的变量称为位字段，一个位字段可以容纳多个位；如果您需要一个变量来存储从0到7的值，则可以定义一个宽度为3位的位字段，如下所示:

struct {
   unsigned int age : 3;
} Age;

上面的结构定义指示C编译器age变量将仅使用3位来存储值，如果您尝试使用3个以上的位，则将不允许您这样做。让我们尝试以下示例-

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#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct {
   unsigned int age : 3;
} Age;

int main( ) {

   Age.age=4;
   printf( "Sizeof( Age ) : %d\n", sizeof(Age) );
   printf( "Age.age : %d\n", Age.age );

   Age.age=7;
   printf( "Age.age : %d\n", Age.age );

   Age.age=8;
   printf( "Age.age : %d\n", Age.age );

   return 0;
}

编译上面的代码时，将编译警告，执行时，将产生以下输出-

Sizeof( Age ) : 4
Age.age : 4
Age.age : 7
Age.age : 0