位段及位运算

1.1定义

当结构体或共用体中包含无符号整形或有符号整形时，C语言规定允许用户指定这些成员所占的存储位。这就是位段(或称位域)

1.2声明方式

位段的声明和结构是类似的,有两个不同:

1.2.1位段的成员必须是int. unsigned int或signed int .

1.2.2位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。

#include 

void test01()
{
	struct bit_size{
		//一个int类型是32bit 
		int a:2;	//冒号后面指定所占位数 
		int b:5;
		int c:10;
		int d:30;
	};
	struct bit_size bit01;
	bit01.a=3;	//只有2bit ; 最大为3(00 01 10 11 )
	bit01.b=0x1F;	//最大为31 
	bit01.c=0x3FE;	//最大为1777 
	bit01.d=0x3FFFFFFF;
	
	unsigned char *p=&bit01;	 
	//1111111111  11111  11
	printf("*p=%un",*p);//1 11111111 01111111
	printf("%#pn",p);
	printf("%#pn",p+1);
	
	bit01.a=1;
	printf("*p=%un",*p);//1 11111111 01111101
	printf("*p+1=%un",*(p+1)); //1 11111111 01111101
	
	bit01.c=0x2FE;
	printf("*p+1=%un",*(p+1)); //1 01111111 01111101 打印中间的 
	printf("*p+2=%un",*(p+2)); //1 01111111 01111101 打印的是1 
	printf("*p+3=%un",*(p+3)); 
	printf("*p+4=%un",*(p+4));
	printf("*p+5=%un",*(p+5));
	printf("*p+6=%un",*(p+6));
	printf("*p+7=%un",*(p+7));
}
 
int main()
{
	
	test01();
	return 0;
 } 

1.3位段的跨平台问题

1.3.1. int位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

1.3.⒉.位段中最大位的数目不能确定。(16位机器最大16，32位机器最大32,写成27,在16位机器会出问题。

1.3.3.位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配标准尚未定义。（大端、小端）

1.3.4.当一个结构包含两个位段,第二个位段成员比较大,无法容纳于第一个位段剩余的位时,是舍弃剩余的位还是利用,这是不确定的。

        跟结构相比,位段可以达到同样的效果,但是可以很好的节省空间,但是有跨平台的问题存在。

        位运算符用于处理有符号或无符号的整形操作数的各个数位，位运算通常将数据当做无符号数进行处理

2.1常见位运算符

2.2注意

1)移位操作时，需要考虑移位后的结果要在数据类型表示的范围内,否则会出错。

2)负数的右移结果取决于编译器(最高位补0还是1)

3)移动位数大于操作数的存储空间位数或者是负数，移位结果没有被定义

2.3使用

#include 

int main()
{
	printf("%#xn",65525&1); //
	printf("%#xn",15|241); //1111  | 1111 0001		
	printf("%#xn",139^199); //1000 1011   1100 0111   0100 1100
	printf("%#xn",~21845);	 //0101 0101 0101 0101 取反 1010 1010 1010 1010 
	
	return 0;
 } 

练习：

1.请编写一个程序将一个整型变量右移4位，并以二进制的形式输出移位前和移位后的数值，看看你的系统是补0还是补1？

#include 

int main()
{
	unsigned int num = 0x87654321;
	unsigned int car = 0x1 << 31;
	int i;
	for(i = 1; i < 33; i++){
		car&num ? putchar('1') : putchar('0');
		num=num<<1;
	}
	printf("n");
	num=-0x87654321;
	num=num>>4;
	for(i = 1; i < 33; i++){
		car&num ? putchar('1') : putchar('0');
		num=num<<1;
	}
	return 0;
}

2.无符号数左移移位相当于该数乘以2，编写一个函数，接收两个整型变量num和pow作为实参，被掉函数使用移位运算计算num*2^pow的结果。然后分别以整型和二进制形式输出

#include 

void test(unsigned int num,unsigned int pow)
{
	num = num<<1;
	num=num^pow;
	int i;
	printf("%dn",num);
	unsigned int car=0x1<<31;
	for(i=1;i<33;i++){
		num&car ? putchar('1') : putchar('0');
		num=num<<1;
	}
	
}
//234 324  0001 1101 0100   0001 0100 0100   
int main()
{
	unsigned int num,pow;
	printf("请输入两个整数（回车分隔）："); 
	scanf("%d %d",&num,&pow); 
	test(num,pow);
	return 0;
 }