我如何在C中表示位信息？

Question

我需要在0到15之間存儲一個C值，4位就足夠了。 我怎么才能有一個4位的變量？ 空間是這里的一個約束

Answer 1

考慮使用char 。 是的，它是8位，但你可以使用位移運算符（ <<和>> ）來存儲其他4位的值。

編輯：根據下面的注釋，事實上， unsigned char優於char以避免符號位出現問題。

Answer 2

您可以使用位域來存儲4位，但是，除非您在結構中有幾個相鄰，否則不會節省任何空間而不是將值存儲在一個字節中。

Answer 3

你不可能真的有一個4位變量，但你可以有8位變量來存儲兩個4位值，但你必須使用temp訪問它們，這意味着除非你有更多的空間，否則你不會保存任何空間兩個以上：

uint8_t var_both;
uint8_t temp = (var_both >> 4) & 0x0F; // For first value
temp = var_both & 0x0F; // For second value

Answer 4

正如Chris Lutz所指定的那樣，您可以通過添加冒號及其大小來定義變量使用的位數： unsigned char myOneBitVariable:1; 對於你的情況'unsigned char MyFourBitVariable：4'。 我想指出這是多么困難以及為什么要避免它 。

大多數現代編譯器都會在結構中為變量對齊空間。 今天最常見的情況是4個字節甚至8個字節，但這在不同平台和編譯器之間有所不同。 某些編譯器允許您指定數據及其成員的對齊方式。 在GCC上，關鍵字是__attribute__((aligned(x))) ，在MSVC上，它是__declspec(align(x)) 。 在大多數情況下，您還需要指定編譯器應該打包多少結構。 MSVC具有#pragma pack(x)指令： http ： //msdn.microsoft.com/en-us/library/2e70t5y1 #pragma pack(x) .aspx 。 您還可以在此處閱讀有關MSVC對齊的信息： http ： //msdn.microsoft.com/en-us/library/83ythb65（ VS.80） .aspx 。 GCC有自己的實現，叫做__attribute__ ((__packed__) ，你可能需要四處搜索。這個例子沒有給你你想要的東西，使用微軟的編譯器：

#ifndef _MSC_VER
#error This alignment solution / packing solution is only valid on MSC
#endif /* ifndef _MSC_VER */

#define M_ALIGN(x)    __declspec(align(x))

struct S64Bits
{
    unsigned char MyOneBitVariable:1;
    int My32BitInt;
};

// MSVC specific implementation of data-packing in a type.
#pragma pack(1)
struct S32Bits
{
    D_ALIGN(1) int My16BitVariable:16;
    D_ALIGN(1) unsigned char Padding8Bits;
    D_ALIGN(1) unsigned char MyOneBitVariable1:1;
    D_ALIGN(1) unsigned char MyOneBitVariable2:1;
    D_ALIGN(1) unsigned char MyOneBitVariable3:1;
    D_ALIGN(1) unsigned char MyOneBitVariable4:1;
    D_ALIGN(1) unsigned char MyFourBitVariable:4;
};
#pragma pack(pop)

'sizeof（S64Bits）'應該是8，它是。 'sizeof（S32Bits）'應該是4， 它不是 。 在msvc上，后者是6個字節。 該行為也是特定於編譯器的，並且通常具有編譯器唯一的指令。 這種行為幾乎從未給你你想要的東西。 我經常使用宏來確保我需要的結構確實是：

#define TEST_TYPE_SIZE(Type, Size) assert(sizeof(Type) == Size);

我將在我的所有數據類型下面使用，我嘗試指定它們的確切大小。 但是，依賴於sizeof（mystructure）之外的任何大小的結構都是編碼，可能導致難以調試錯誤。 Alignment-compiler指令最適合用於將數據與高速緩存行大小和類似的效率問題對齊。

Karl Bielefeldt提供了一個很好的自然解決方案，使用位移操作將4位值存儲到uint8中，而不是使用它們。

Answer 5

半字節的術語是半字節。 所以在這里：

struct two_nibbles {
  unsigned a :4;
  unsigned b :4;
}

您必須將兩個變量命名為xa和xb （但將x更改為任何變量），但您將節省一點空間。 你可能想檢查一下 - 我認為編譯器會確保sizeof(struct two_nibbles) == sizeof(char)但它可能沒有，所以你可能需要添加更多的半字節以使其值得空間。

Answer 6

你是否想要獲取4位值的地址？ 如果是這樣，您需要將它們存儲在“適當的”數據類型中，例如char。