位段的使用

Posted 2020-12-15 redman274

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了位段的使用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

位域的存储
C语言标准并没有规定位域的具体存储方式，不同的编译器有不同的实现，但它们都尽量压缩存储空间。

位域的具体存储规则如下：
1) 当相邻成员的类型相同时，如果它们的位宽之和小于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员紧邻前一个成员存储，直到不能容纳为止；如果它们的位宽之和大于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员将从新的存储单元开始，其偏移量为类型大小的整数倍。

以下面的位域 bs 为例：
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. struct bs{
5. unsigned m: 6;
6. unsigned n: 12;
7. unsigned p: 4;
8. };
9. printf("%d ", sizeof(struct bs));
11. return 0;
12. }
运行结果：
4

m、n、p 的类型都是 unsigned int，sizeof 的结果为 4 个字节（Byte），也即 32 个位（Bit）。m、n、p 的位宽之和为 6+12+4 = 22，小于 32，所以它们会挨着存储，中间没有缝隙。
如果将成员 m 的位宽改为 22，那么输出结果将会是 8，因为 22+12 = 34，大于 32，n 会从新的位置开始存储，相对 m 的偏移量是 sizeof(unsigned int)，也即 4 个字节。

如果再将成员 p 的位宽也改为 22，那么输出结果将会是 12，三个成员都不会挨着存储。

2) 当相邻成员的类型不同时，不同的编译器有不同的实现方案，GCC 会压缩存储，而 VC/VS 不会。

请看下面的位域 bs：
1. #include <stdio.h>
3. int main(){
4. struct bs{
5. unsigned m: 12;
6. unsigned char ch: 4;
7. unsigned p: 4;
8. };
9. printf("%d ", sizeof(struct bs));
11. return 0;
12. }
在 GCC 下的运行结果为 4，三个成员挨着存储；在 VC/VS 下的运行结果为 12，三个成员按照各自的类型存储（与不指定位宽时的存储方式相同）。
3) 如果成员之间穿插着非位域成员，那么不会进行压缩。例如对于下面的 bs：
1. struct bs{
2. unsigned m: 12;
3. unsigned ch;
4. unsigned p: 4;
5. };
在各个编译器下 sizeof 的结果都是 12。

通过上面的分析，我们发现位域成员往往不占用完整的字节，有时候也不处于字节的开头位置，因此使用&获取位域成员的地址是没有意义的，C语言也禁止这样做。地址是字节（Byte）的编号，而不是位（Bit）的编号。
无名位域
位域成员可以没有名称，只给出数据类型和位宽，如下所示：
1. struct bs{
2. int m: 12;
3. int : 20; //该位域成员不能使用
4. int n: 4;
5. };
无名位域一般用来作填充或者调整成员位置。因为没有名称，无名位域不能使用。

上面的例子中，如果没有位宽为 20 的无名成员，m、n 将会挨着存储，sizeof(struct bs) 的结果为 4；有了这 20 位作为填充，m、n 将分开存储，sizeof(struct bs) 的结果为 8。

以上是关于位段的使用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

位段的使用

梦开始的地方 —— C语言(枚举+位段+联合体)

自定义类型~结构体~位段~枚举~联合~超详解~一遍就会

C生万物 | 十分钟带你学会位段相关知识

自定义类型(位段+枚举+联合）

C语言之自定义类型

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