c語言 位域

c語言的位域主要用來節省結構類型的數據的存儲空間。

1. 位域使用對比

如果程序的結構中包含多個開關量，只有 true/false 變量，如下：

struct
{
  unsigned int widthvalidated;
  unsigned int heightvalidated;
} status;

這種結構需要 8 字節的內存空間，但在實際上，在每個變量中，我們只存儲 0 或 1。在這種情況下，c 語言提供了一種更好的利用內存空間的方式。如果您在結構內使用這樣的變量，您可以定義變量的寬度來告訴編譯器，您將只使用這些字節。例如，上面的結構可以重寫成：

struct
{
  unsigned int widthvalidated : 1;
  unsigned int heightvalidated : 1;
} status;

現在，上面的結構中，status 變量將占用 4 個字節的內存空間，但是只有 2 位被用來存儲值。如果您用了 32 個變量，每一個變量寬度為 1 位，那么 status 結構將使用 4 個字節，但只要您再多用一個變量，如果使用了 33 個變量，那么它將分配內存的下一段來存儲第 33 個變量，這個時候就開始使用 8 個字節。讓我們看看下面的實例來理解這個概念：

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

/* 定義簡單的結構 */
struct
{
  unsigned int widthvalidated;
  unsigned int heightvalidated;
} status1;

/* 定義位域結構 */
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;
}

當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：

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

2. 位域聲明

在結構內聲明位域的形式如下：

struct
{
  type [member_name] : width ;
};

下面是有關位域中變量元素的描述：

帶有預定義寬度的變量被稱為位域。位域可以存儲多于 1 位的數，例如，需要一個變量來存儲從 0 到 7 的值，您可以定義一個寬度為 3 位的位域，如下：

struct
{
  unsigned int age : 3;
} age;

上面的結構定義指示 c 編譯器，age 變量將只使用 3 位來存儲這個值，如果您試圖使用超過 3 位，則無法完成。讓我們來看下面的實例：

#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;
}

當上面的代碼被編譯時，它會帶有警告，當上面的代碼被執行時，它會產生下列結果：

sizeof( age ) : 4
age.age : 4
age.age : 7
age.age : 0