一 位域
有些信息在存儲時，並不需要佔用一個完整的字節， 而只需佔幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時，只有0和1 兩種狀態， 用一位二進位即可。爲了節省存儲空間，並使處理簡便，C語言又提供了一種數據結構，稱爲“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位劃分爲幾 個不同的區域， 並說明每個區域的位數。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節的二進制位域來表示。
一、位域的定義和位域變量的說明位域定義與結構定義相仿，其形式爲：
struct 位域結構名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式爲： 類型說明符 位域名：位域長度
例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可採用先定義後說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
}data;
說明data爲bs變量，共佔兩個字節。其中位域a佔8位，位域b佔2位，位域c佔6位。對於位域的定義尚有以下幾點說明：
1. 一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨兩個成員變量類型。如一個成員變量所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一成員變量起存放該位域。也可以有意使某位域從下一成員變量開始。例如：
struct bs
{
unsigned a:4
unsigned :0 /*空域*/
unsigned b:4 /*從下一成員變量開始存放*/
unsigned c:4
}
在這個位域定義中，a佔第一字節的4位，後4位填0表示不使用，b從第二字節開始，佔用4位，c佔用4位。
2. 位域可以無位域名，這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如：
struct k
{
int a:1
int :2 /*該2位不能使用*/
int b:3
int c:2
};
從以上分析可以看出，位域在本質上就是一種結構類型， 不過其成員是按二進位分配的。
二、位域的使用
位域的使用和結構成員的使用相同，其一般形式爲： 位域變量名·位域名 位域允許用各種格式輸出。
main(){
struct bs
{
unsigned a:1;
unsigned b:3;
unsigned c:4;
} bit,*pbit;
bit.a=1;
bit.b=7;
bit.c=15;
printf("%d,%d,%d/n",bit.a,bit.b,bit.c);
pbit=&bit;
pbit->a=0;
pbit->b&=3;
pbit->c|=1;
printf("%d,%d,%d/n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);
}
上例程序中定義了位域結構bs，三個位域爲a,b,c。說明了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。
程序的9、10、11三行分別給三個位域賦值。( 應注意賦值不能超過該位域的允許範圍)程序第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針 方式給位域a重新賦值，賦爲0。第15行使用了複合的位運算符"&="， 該行相當於： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值爲7，與3作按位與運算的結果爲3(111&011=011,十進制值爲 3)。同樣，程序第16行中使用了複合位運算"|="， 相當於： pbit->c=pbit->c|1其結果爲15。程序第17行用指針方式輸出了這三個域的值。
爲了節省空間，可以把幾個數據壓縮到少數的幾個類型空間上，比如需要表示二個3位二進制的數，一個2位二進制的數，則可以用一個8位的字符表示之。
使用位域的主要目的是壓縮存儲，其大致規則爲：
1) 如果相鄰位域字段的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納爲止；
2) 如果相鄰位域字段的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的字段將從新的存儲單元開始，其偏移量爲其類型大小的整數倍；
3) 如果相鄰的位域字段的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方式，Dev-C++採取壓縮方式；
4) 如果位域字段之間穿插着非位域字段，則不進行壓縮；
5) 整個結構體的總大小爲最寬基本類型成員大小的整數倍。
int main(int argc, char*
argv[])
{
struct bs
{
int a:1;
int
b:5;
int c:29;
int d:6;
char e:2;
char f:6;
};
struct s
{
int
a;
int b;
int c;
int d;
char
e;
char f;
};
cout<<sizeof(bs)<<"/t"<<sizeof(s)<<endl;//<<"/t"<<sizeof(s2)<<endl;
printf("press any
key exit/n");
getch();
return 0;
}
輸出：16 20
二 結構體對齊
#pragma
pack(n)
數據邊界對齊方式:
以如下結構爲例: struct {
char a;
WORD b;
DWORD c;
char d;
}
在Windows默認結構大小: sizeof(struct) = 4+4+4+4=16;
與#pragma pack(4)一樣
若設爲
#pragma pack(1), 則結構大小: sizeof(struct) = 1+2+4+1=8;
若設爲 #pragma pack(2), 則結構大小: sizeof(struct) =
2+2+4+2=10;
在#pragma
pack(1)時:空間是節省了,但訪問速度降低了;
例：
#pragma pack(8)
struct s1{
short a;
long b;
};
struct s2{
char c;
s1
d;
long long e;
};
問
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的c後面空了幾個字節接着是d?
結果如下：
sizeof(s2)=24;s2的c後面空了3個字節接着d.
成員對齊有一個重要的條件,即每個成員分別對齊.即每個成員按自己的方式對齊.也就是說上面雖然指定了按8字節對齊,但並不是所有的成員都是以8字節對齊.其對齊的規則是,每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數(這裏是8字節)中較小的一個對齊.並且結構的長度必須爲所用過的所有對齊參數的整數倍,不夠就補空字節.
S1中,成員a是2字節默認按2字節對齊,指定對齊參數爲8,這兩個值中取2,a按2字節對齊;成員b是4個字節,默認是按4字節對齊,這時就按4字節對齊,所以sizeof(S1)應該爲8;
S2 中,c按1字節對齊,而d 是個結構,它是8個字節,它按什麼對齊呢?對於結構來說,它的默認對齊方式就是它的所有成員使用的對齊參數中最大的一個,S1的就是4.所以,成員d就是
按4字節對齊.成員e是8個字節,它是默認按8字節對齊,和指定的一樣,所以它對到8字節的邊界上,這時,已經使用了12個字節了,所以又添加了4個字節
的空,從第16個字節開始放置成員e.這時,長度爲24,已經可以被8(成員e按8字節對齊)整除.這樣,一共使用了24個字節.