如何在 C 結構體聲明中有效使用位域？

了解C 結構體位欄位中冒號的用法

在C 語言中，位元欄位是一種特殊類型的資料結構成員，它允許多個值被包裝成一個單元。要定義位元字段，請使用冒號後面跟著數字。此數字表示分配給該欄位的位數。

示例：

<code class="c">struct _USBCHECK_FLAGS
{
    unsigned char   DEVICE_DEFAULT_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_ADDRESS_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_CONFIGURATION_STATE : 1;
    unsigned char   DEVICE_INTERFACE_STATE     : 1;
    unsigned char   FOUR_RESERVED_BITS         : 8;
    unsigned char   RESET_BITS                 : 8;
} State_bits;</code>

在此示例中：

• DEVICE_DEFAULT_STATE， DEVICE_ADDRESS_STATE、DEVICE_CONFIGURATION_STATE 和 DEVICE_INTERFACE_STATE 均為 1 位字段。
• FOUR_RESERVED_BITS 是保留供將來使用的 8 位元欄位。
• RESET_BITS 是用於控制重置操作的 8 位元欄位。

用途與文法：

位元欄位有兩個主要用途：節省記憶體和將相關資料打包在一起。它們通常用於記憶體資源有限的嵌入式系統。定義位域的語法如下：

<code class="c">type field_name : bit_width;</code>

• type: 位元域的底層資料型態。
• field_name : 位元欄位的名稱。
• bit_width: 指派給位元欄位的位數（使用冒號指定）。

重要注意事項：

• 位元欄位與其基礎資料型別具有相同的語意。
• 無法直接引用未命名的位元欄位。
• 編譯器將填充位元欄位以與下一個整數邊界對齊。
• 在位元字段結構中混合類型可能會影響結構的大小。

範例：

<code class="c">struct test
{
    int a : 4;       // 4 bits
    int b : 13;      // 13 bits
    int c : 1;       // 1 bit
};

printf("Size of test: %d\n", sizeof(test)); // Outputs 4</code>

在此範例中，測試結構的大小為 4 個位元組，儘管它只有 18 位元資料。這是因為編譯器會填入結構以與下一個整數邊界對齊。

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