❮ C 联合详解
C Typedef 示例 ❯
C 语言中的 Bit 位字段
更新于 2025/6/7 2:22:17
声明结构体或联合类型时，结构体/联合类型变量的大小取决于其各个元素的大小。除了使用默认内存大小外，您还可以设置位的大小来限制大小。指定的大小称为位字段。
以下是声明位字段的语法 -
struct {
data_type elem : width;
};
假设您的 C 程序包含多个 TRUE/FALSE 变量，这些变量分组在一个名为 status 的结构体中，如下所示 -
struct {
unsigned int widthValidated;
unsigned int heightValidated;
} status;
此结构体需要 8 个字节的内存空间，但实际上，我们将在每个变量中存储"0"或"1"。在这种情况下，C 编程语言提供了一种更好的内存空间利用方法。
如果您在结构体中使用此类变量，则可以定义变量的宽度，以告知 C 编译器您将仅使用这几个字节。例如，上述结构体可以重写如下 -
struct {
unsigned int widthValidated : 1;
unsigned int heightValidated : 1;
} status;
上述结构体需要 4 个字节的内存空间来存储 status 变量，但仅使用 2 位来存储其值。
示例
如果您最多使用 32 个变量，每个变量的宽度为 1 位，那么 status 结构体也将使用 4 个字节。但是，一旦变量数量达到 33 个，它就会分配下一个内存槽，并开始使用 8 个字节。
让我们通过以下示例来理解这一概念 -
#include
/* 定义简单结构体 */
struct {
unsigned int widthValidated;
unsigned int heightValidated;
} status1;
/* 定义一个包含位字段的结构体 */
struct {
unsigned int widthValidated : 1;
unsigned int heightValidated : 1;
} status2;
int main() {
printf("Memory size occupied by status1: %d
", sizeof(status1));
printf("Memory size occupied by status2: %d
", sizeof(status2));
return 0;
}
输出
编译并执行上述代码后，将产生以下输出 -
Memory size occupied by status1: 8
Memory size occupied by status2: 4
位字段声明
位字段在结构体中的声明形式如下:
struct {
type [member_name] : width ;
};
下表描述了位字段的变量元素 -
元素
描述
类型
整数类型，用于确定如何解释位字段的值。
类型可以是 int、signed int 或 unsigned int。
member_name
位字段的名称。
宽度
位字段的位数。"宽度"必须小于或等于指定类型的位宽度。
具有预定义宽度的变量称为位字段。位字段可以容纳多个位;例如，如果您需要一个变量来存储从 0 到 7 的值，则可以定义一个宽度为 3 位的位字段，如下所示 -
struct {
unsigned int age : 3;
} Age;
上述结构体定义指示 C 编译器，变量"Age"将仅使用 3 位来存储值。如果您尝试使用超过 3 位，则系统将不允许您这样做。
示例
让我们尝试以下示例 -
#include
struct {
unsigned int age : 3;
} Age;
int main() {
Age.age = 4;
printf("Sizeof(Age): %d
", sizeof(Age));
printf("Age.age: %d
", Age.age);
Age.age = 7;
printf("Age.age : %d
", Age.age);
Age.age = 8;
printf("Age.age : %d
", Age.age);
return 0;
}
输出
编译上述代码时，会显示警告 -
warning: unsigned conversion from 'int' to 'unsigned char:3' changes value from '8' to '0' [-Woverflow]|
执行后，将产生以下输出 -
Sizeof(Age): 4
Age.age: 4
Age.age: 7
Age.age: 0
在可用存储空间有限的情况下，可以使用位字段。当设备传输编码为多个位的状态或信息时，位字段也非常有效。当某些加密程序需要访问字节中的位时，位字段用于定义数据结构。
❮ C 联合详解
C Typedef 示例 ❯