有些信息在存儲(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)，而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。例如在存放一個(gè)開(kāi)關(guān)量時(shí)，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)，用 1 位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，并使處理簡(jiǎn)便，C 語(yǔ)言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為"位域"或"位段"。

所謂"位域"是把一個(gè)字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，并說(shuō)明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每個(gè)域有一個(gè)域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作。這樣就可以把幾個(gè)不同的對(duì)象用一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制位域來(lái)表示。

典型的實(shí)例：

用 1 位二進(jìn)位存放一個(gè)開(kāi)關(guān)量時(shí)，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)。

讀取外部文件格式——可以讀取非標(biāo)準(zhǔn)的文件格式。例如：9 位的整數(shù)。

位域的定義和位域變量的說(shuō)明

位域定義與結(jié)構(gòu)定義相仿，其形式為：

其中位域列表的形式為：

類型說(shuō)明符位域名:位域長(zhǎng)度

例如：

說(shuō)明 data 為 bs 變量，共占兩個(gè)字節(jié)。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6 位。

讓我們?cè)賮?lái)看一個(gè)實(shí)例：

在這里，packed_struct 包含了 6 個(gè)成員：四個(gè) 1 位的標(biāo)識(shí)符 f1..f4、一個(gè) 4 位的 type 和一個(gè) 9 位的 my_int。

對(duì)于位域的定義尚有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

一個(gè)位域必須存儲(chǔ)在同一個(gè)字節(jié)中，不能跨兩個(gè)字節(jié)。如一個(gè)字節(jié)所剩空間不夠存放另一位域時(shí)，應(yīng)從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開(kāi)始。例如：

在這個(gè)位域定義中，a 占第一字節(jié)的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 從第二字節(jié)開(kāi)始，占用 4 位，c 占用 4 位。

由于位域不允許跨兩個(gè)字節(jié)，因此位域的長(zhǎng)度不能大于一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)不能超過(guò)8位二進(jìn)位。如果最大長(zhǎng)度大于計(jì)算機(jī)的整數(shù)字長(zhǎng)，一些編譯器可能會(huì)允許域的內(nèi)存重疊，另外一些編譯器可能會(huì)把大于一個(gè)域的部分存儲(chǔ)在下一個(gè)字中。

位域可以是無(wú)名位域，這時(shí)它只用來(lái)作填充或調(diào)整位置。無(wú)名的位域是不能使用的。例如：

從以上分析可以看出，位域在本質(zhì)上就是一種結(jié)構(gòu)類型，不過(guò)其成員是按二進(jìn)位分配的。

位域的使用

位域的使用和結(jié)構(gòu)成員的使用相同，其一般形式為：

位域變量名.位域名位域變量名->位域名

位域允許用各種格式輸出。

請(qǐng)看下面的實(shí)例：

上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu) bs，三個(gè)位域?yàn)?a、b、c。說(shuō)明了 bs 類型的變量 bit 和指向 bs 類型的指針變量 pbit。這表示位域也是可以使用指針的。

如果程序的結(jié)構(gòu)中包含多個(gè)開(kāi)關(guān)量，只有 TRUE/FALSE 變量，如下：

這種結(jié)構(gòu)需要 8 字節(jié)的內(nèi)存空間，但在實(shí)際上，在每個(gè)變量中，我們只存儲(chǔ) 0 或 1。在這種情況下，C 語(yǔ)言提供了一種更好的利用內(nèi)存空間的方式。如果您在結(jié)構(gòu)內(nèi)使用這樣的變量，您可以定義變量的寬度來(lái)告訴編譯器，您將只使用這些字節(jié)。例如，上面的結(jié)構(gòu)可以重寫成：

現(xiàn)在，上面的結(jié)構(gòu)中，status 變量將占用 4 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，但是只有 2 位被用來(lái)存儲(chǔ)值。如果您用了 32 個(gè)變量，每一個(gè)變量寬度為 1 位，那么 status 結(jié)構(gòu)將使用 4 個(gè)字節(jié)，但只要您再多用一個(gè)變量，如果使用了 33 個(gè)變量，那么它將分配內(nèi)存的下一段來(lái)存儲(chǔ)第 33 個(gè)變量，這個(gè)時(shí)候就開(kāi)始使用 8 個(gè)字節(jié)。讓我們看看下面的實(shí)例來(lái)理解這個(gè)概念：

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

位域聲明

在結(jié)構(gòu)內(nèi)聲明位域的形式如下：

下面是有關(guān)位域中變量元素的描述：

帶有預(yù)定義寬度的變量被稱為位域。位域可以存儲(chǔ)多于 1 位的數(shù)，例如，需要一個(gè)變量來(lái)存儲(chǔ)從 0 到 7 的值，您可以定義一個(gè)寬度為 3 位的位域，如下：

上面的結(jié)構(gòu)定義指示 C 編譯器，age 變量將只使用 3 位來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)值，如果您試圖使用超過(guò) 3 位，則無(wú)法完成。讓我們來(lái)看下面的實(shí)例：

當(dāng)上面的代碼被編譯時(shí)，它會(huì)帶有警告，當(dāng)上面的代碼被執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

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