CC位域Bitfields学习心得

　　Bit field 的定义
　　＂位域＂ 或 ＂位段＂(Bit field)为一种数据结构，可以把数据以位的形式紧凑的储存，并允许程序员对此结构的位进行操作。这种数据结构的一个好处是它可以使数据单元节省储存空间，当程序需要成千上万个数据单元时，这种方法就显得尤为重要。第二个好处是位段可以很方便  的  访问一个整数值的部分内容从而可以简化程序源代码。而这种数据结构的缺点在于，位段实现依赖于具体的机器和系统，在不同的平台可能有不同的结果，这导致了位段在本质上是不可移植的.
　　位域的声明:
　　位域使用以下的结构声明 , 该结构声明为每个位域成员设置名称，并决定其宽度 struct bit_field_name { 	type member_name : width; };
　　Elements
　　Description
　　bit_field_name
　　位域结构名
　　type
　　位域成员的类型，必须为 int、signed int 或者 unsigned int 类型
　　member_name
　　位域成员名
　　width
　　规定成员所占的位数
　　例如声明如下一个位域: struct _PRCODE { 	unsigned int code1: 2; 	unsigned int cdde2: 2; 	unsigned int code3: 8; }; struct _PRCODE prcode;
　　该定义 使   prcode  包含 2 个 2 Bits 位域和 1 个 8 Bits 位域，我们可以使用结构体的成员运算符对其进行赋值 prcode.code1 = 0; prcode.code2 = 3; procde.code3 = 102;
　　tips:
　　赋值时要注意值的大小不能超过位域成员的容量，例如 prcode.code3 为 8 Bits 的位域成员，其容量为 2^8 = 256，即赋值范围应为 [0,255]。 位域的大小和对齐位域的大小
　　例如以下位域： struct box  { 	unsigned int a: 1; 	unsigned int  : 3; 	unsigned int b: 4; };
　　该位域结构体中间有一个未命名的位域，占据 3 Bits，仅起填充作用，并无实际意义。 填充使得该结构总共使用了 8 Bits。但 C 语言使用 unsigned int 作为位域的基本单位，即使一个结构的唯一成员为 1 Bit 的位域，该结构大小也和一个 unsigned int 大小相同。 有些系统中，unsigned int 为 16 Bits，在 x86 系统中为 32 Bits。文章以下均默认 unsigned int 为 32 Bits。 位域的对齐
　　一个位域成员不允许跨越两个 unsigned int 的边界，如果成员声明的总位数超过了一个 unsigned int 的大小， 那么编辑器会自动移位位域成员，使其按照 unsigned int 的边界对齐。
　　例如： struct stuff  { 	unsigned int field1: 30; 	unsigned int field2: 4; 	unsigned int field3: 3; };
　　field1 + field2 = 34 Bits，超出 32 Bits, 编译器会将field2移位至下一个 unsigned int 单元存放， stuff.field1 和 stuff.field2 之间会留下一个 2 Bits 的空隙， stuff.field3 紧跟在 stuff.field2 之后，该结构现在大小为 2 * 32 = 64 Bits。
　　这个空洞可以用之前提到的未命名的位域成员填充，我们也可以使用一个宽度为 0 的未命名位域成员令下一位域成员与下一个整数对齐。
　　例如: struct stuff  { 	unsigned int field1: 30; 	unsigned int       : 2; 	unsigned int field2: 4; 	unsigned int       : 0; 	unsigned int field3: 3;  };
　　这里 stuff.field1 与 stuff.field2 之间有一个 2 Bits 的空隙，stuff.field3 则存储在下一个 unsigned int 中，该结构现在大小为 3 * 32 = 96 Bits。 位域的初始化和位的重映射初始化
　　位域的初始化与普通结构体初始化的方法相同，这里列举两种，如下: struct stuff s1= {20,8,6};
　　或者直接为位域成员赋值 struct stuff s1; s1.field1 = 20; s1.field2 = 8; s1.field3 = 4;位域的重映射 (Re-mapping)
　　声明一个 大小为 32 Bits 的位域 struct box { 	unsigned int ready:     2; 	unsigned int error:     2; 	unsigned int command:   4; 	unsigned int sector_no: 24; }b1;
　　利用重映射将位域归零 int* p = (int *) &b1;  // 将 ＂位域结构体的地址＂ 映射至 ＂整形（int*) 的地址＂  *p = 0;                // 清除 s1，将各成员归零
　　利用联合 (union) 将 32 Bits 位域 重映射至 unsigned int 型
　　先简单介绍一下联合
　　＂联合＂ 是一种特殊的类，也是一种构造类型的数据结构。在一个 ＂联合＂ 内可以定义多种不同的数据类型， 一个被说明为该 ＂联合＂ 类型的变量中，允许装入该 ＂联合＂ 所定义的任何一种数据，这些数据共享同一段内存，以达到节省空间的目的
　　＂联合＂ 与 ＂结构＂ 有一些相似之处。但两者有本质上的不同。在结构中各成员有各自的内存空间， 一个结构变量的总长度是各成员长度之和（空结构除外，同时不考虑边界调整）。而在 ＂联合＂ 中，各成员共享一段内存空间， 一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。应该说明的是， 这里所谓的共享不是指把多个成员同时装入一个联合变量内， 而是指该联合变量可被赋予任一成员值，但每次只能赋一种值， 赋入新值则冲去旧值。
　　我们可以声明以下联合: union u_box {   struct box st_box;        unsigned int ui_box; };
　　x86 系统中 unsigned int 和 box 都为 32 Bits, 通过该联合使 st_box 和 ui_box 共享一块内存。具体位域中哪一位与 unsigned int 哪一位相对应，取决于编译器和硬件。
　　利用联合将位域归零，代码如下： union u_box u; u.ui_box = 0;
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