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个1两种状态，用1位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简单，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。每个域都有一个域名，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。

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：

  1. struct 位域结构名 
  2. {
  4.  位域列表
  6. };

其中位域列表的形式为：
C 位域 - 图1

例如：

  1. truct bs{
  2.     int a:8;
  3.     int b:2;
  4.     int c:6;
  5. }data;

说明 data 为 bs 变量，共占两个字节。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6 位。

  1. struct packed_struct {
  2.   unsigned int f1:1;
  3.   unsigned int f2:1;
  4.   unsigned int f3:1;
  5.   unsigned int f4:1;
  6.   unsigned int type:4;
  7.   unsigned int my_int:9;
  8. } pack;

在这里，packed_struct 包含了 6 个成员：四个 1 位的标识符 f1..f4、一个 4 位的 type 和一个 9 位的 my_int。

对于位域的定义尚有几点说明

  • 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。例如一个字节所剩空间不够存放另以位域时，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：
  1. struct bs{
  2.     unsigned a:4;
  3.     unsigned  :4;    /* 空域 */
  4.     unsigned b:4;    /* 从下一单元开始存放 */
  5.     unsigned c:4
  6. }

  • 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。如果最大长度大于计算机的整数字长，一些编译器可能会允许域的内存重叠，另外一些编译器可能会把大于一个域的部分存储在下一个字中。

  • 位域可以是无名位域，这时它只是用来填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：

  1. struct k{
  2.     int a:1;
  3.     int  :2;    /* 该 2 位不能使用 */
  4.     int b:3;
  5.     int c:2;
  6. };

从上述分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进制分配的。

位域的使用

  1. 位域的使用和结构体成员的使用相同，其一般形式为：
  1. 位域变量名.位域名
  2. 位域变量名->位域名

位域允许用各种格式输出。

  1. main(){
  2.     struct bs{
  3.         unsigned a:1;
  4.         unsigned b:3;
  5.         unsigned c:4;
  6.     } bit,*pbit;
  7.     bit.a=1;    /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */
  8.     bit.b=7;    /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */
  9.     bit.c=15;    /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */
  10.     printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);    /* 以整型量格式输出三个域的内容 */
  11.     pbit=&bit;    /* 把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit */
  12.     pbit->a=0;    /* 用指针方式给位域 a 重新赋值，赋为 0 */
  13.     pbit->b&=3;    /* 使用了复合的位运算符 "&="，相当于：pbit->b=pbit->b&3，位域 b 中原有值为 7，与 3 作按位与运算的结果为 3（111&011=011，十进制值为 3） */
  14.     pbit->c|=1;    /* 使用了复合位运算符"|="，相当于：pbit->c=pbit->c|1，其结果为 15 */
  15.     printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);    /* 用指针方式输出了这三个域的值 */
  16. }

上例程序中定义了位域结构 bs，三个位域为 a、b、c。说明了 bs 类型的变量 bit 和指向 bs 类型的指针变量 pbit。这表示位域也是可以使用指针的。