C语言中结构体的位域（bit-fields）

r囧r小猫 2023-01-10 14:38 56阅读 0赞

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。

一、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 
    { 
    int a:8; 
    int b:2; 
    int 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 
    { 
    int a:8; 
    int b:2; 
    int c:6; 
    }data;

说明`data`为`bs`变量，共占两个字节（这里假定`int`类型长度为`16`位，通常`int`都是`32`位）。其中位域a占`8`位，位域`b`占2位，位域`c`占6位。

对于位域的定义尚有以下几点说明：

1、一个位域必须存储在同一个单元中，不能跨两个单元。如一个单元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  
    unsigned b:4  
    unsigned c:4 
    }

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、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 
    { 
    int a:1 
    int :2  
    int b:3 
    int 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。  
简而言之，言而简之

这是位域操作的表示方法，也就是说后面加上“：1”的意思是这个成员的大小占所定义类型的1 bit，“：2”占2 bit，依次类推。当然大小不能超过所定义类型包含的总bit数。  
一个bytes(字节)是8 bit(bit)。例如你的结构中定义的类型是u\_char，一个字节，共8bit，最大就不能超过8。

`32`位机下，  
`short`是`2`字节，共`16bit`，最大就不能超过`16`.  
`int`是`4`字节，共`32bit`，最大就不能超过`32`.

依次类推。  
这样定义比较省空间。例如你上面的结构，定义的变量类型是`u_char`，是一字节类型，即`8bit`。  
`fc_subtype`占了`4bit`，`fc_type`占`2bit`,`fc_protocol_version`占`2bit`，共`8bit`，正好是一个字节。  
其他八个成员,各占`1bit`，共`8bit`，正好也是一个字节。  
因此你的结构的大小如果用`sizeof（struct frame_control）`计算，就是`2bytes`.