C 语言——位域的使用

位域的使用

1. 目的

　　当需要表示只有“0”和“1”两种情况的开关值时，理论上只需要1个Bit 就能完成任务。但是在编程语言中，最小的数据类型char也是8Bit，当有大量类似上述开关量或者不需要整个8Bit来表示的状态时，程序中定义的多个变量看上去会有些浪费，对于小RAM的单片机来说，能省下来还是比较有意义的。其次，如果能对位直接操作，也使得处理简便多了。

　　那么问题来了，既然最小数据类型是8Bit，那怎么来表示位变量。

2. 定义

　　C语言虽然没有提供Bit类型的数据类型，但是提供了一种数据结构，称作“位域”或“位段”，可以在该数据结构中按若干位进行定义。这里主要使用结构题的概念，格式如下　

typedef struct{
　　[TYPE1] name1:lenX;
　　[TYPE2] name2:lenY;
　　[TYPE3] name3:lenZ;
}bitSt;
bitSt bData;

void func1(void)
{
    bData.name1 = 9;
    bData.name2 = 323;  
}

　　以上格式可以看出，定义的大的框架格式为数据结构，内容也是数据类型及名称，但是在名称后面添加了“:len”，且len可以不一样长；

　　使用和结构体成员的使用是一样的语法：

3. 问题

　　问题总会来的。

　　按照定义的数据格式，解析一下数据定义：[TYPE1] name1:lenX;，这表示定义了一个类型为TYPE1，但长度只占其中lenX个bit的位变量name1；

　　那么问题理所应当就是：位数有没有限制？答案是当然有，这个位数可以随便分配，但是不能超过其数据类型的长度，否则会集到一个报错。

　　问题2来的会有些慢，或者称为思考2吧，想想sizeof(bitSt)是否和一般的结构题的size是否一样，用下面进阶篇来抛砖引玉一下

4. 进阶

　　按照以上定义，我们已经定义到三个位变量name1、name2、name3，但是扩展使用位变量将会有更好的作用。例如使用典型的结构体联合体Uion的概念，来将一个已知数据类型进行位拆分：　

typedef union
{
    struct
    {
      int bitA:1;  
      int bitB:4;  
      int bitC:6;  
      int bitD:9;  
      int bitE:8;  
      int bitF:4;  
    }bits;
    int val;
}bitsInt;

void func2(void)
{
    bitsInt bitsI;

    bitsI.bits.bitA = 2;
    bitsI.bits.bitB = 3;
    bitsI.bits.bitC = 9;
    
    printf("bitsI.val = %x\n", bitsI.val);
}

 5. 总结

位域和结构体的区别：位域的定义，类似结构体的定义，但是区别如下：

 1. 在变量后面用“:len”来定义所占用的位数

 2. sizeof()得出的结果：标准结构体是结构体内部所有变量的总字节的长度(必需考虑字节对齐问题)，

    但是位域的总长度取决于其中所有变量的总位数的长度，同样要考虑字节对齐问题，由位数最长的那个变量类型为基本单位，总位数小于该长度则为该类型长度，否则以其整数倍补足。

    所以定义的位域数据类型的长度，既和数据类型有关，又和总位数长度有关