第4讲 位域结构体定义方法 2012-3-13
位字段结构体
位字段结构体
摘要：
一、位字段结构体的概念
二、位字段结构体的特点
三、位字段结构体的应用场景
四、位字段结构体的使用方法
五、位字段结构体的实际案例
正文：
位字段结构体（bit-field structure）是一种特殊的数据结构，通常用于表示二进制位序列，以紧凑地存储和操作位掩码、位字段等数据。
它是一种能够将多个位（bit）组合在一起的数据结构，通常用于计算机科学和信息处理领域。
位字段结构体的特点主要有以下几点：
1.占用空间小：位字段结构体只存储实际需要的位数，不像整数或浮点数等数据类型需要固定的存储空间。
2.操作方便：位字段结构体提供了一系列用于操作位掩码、位字段的函数，如按位与、或、异或等。
3.可读性强：使用位字段结构体可以使代码更加清晰易懂，尤其在处理位掩码和位字段时。
位字段结构体在以下场景中得到了广泛应用：
1.处理位掩码：在网络协议、数据加密等领域，需要对某些位进行掩码操
作，位字段结构体可以方便地实现这一需求。
2.处理位字段：当需要对某些位进行单独操作时，如设置某个位的值、读取某个位的值等，位字段结构体提供了极大的便利。
3.数据压缩：某些数据在传输过程中需要进行压缩，位字段结构体可以用于存储压缩后的数据，以节省存储空间。
在使用位字段结构体时，需要注意以下几点：
1.确保总位数不超过整数的最大位数，例如在32 位系统中，最大位数为32 位。
2.在定义位字段结构体时，需要使用typedef 关键字为该结构体定义一个新的类型名称，以便在程序中使用。
3.在使用位字段结构体时，可以使用位运算符（如&、|、^等）对位字段进行操作。
结构体位域的定义和使用
结构体位域的定义和使用结构体是C语言中一种自定义的数据类型，它可以将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。
而位域是结构体中的一种特殊成员，它可以对结构体中的某个成员进行位级别的操作。
本文将介绍结构体位域的定义和使用。
一、结构体位域的定义结构体位域的定义方式与普通的结构体成员定义方式相似，只是在类型后面加上冒号和位域的宽度。
例如：```struct BitField {unsigned int a:4;unsigned int b:8;unsigned int c:20;};```上述代码定义了一个结构体BitField，其中包含了三个位域成员a、b和c，它们分别占用4位、8位和20位。
二、结构体位域的使用结构体位域的使用方式与普通的结构体成员使用方式相同，可以通过结构体变量名和成员名来访问位域。
例如：```struct BitField bf;bf.a = 3;bf.b = 10;bf.c = 100;```上述代码创建了一个BitField类型的结构体变量bf，并给其位域成员a、b和c赋值。
结构体位域的位宽决定了该位域成员可以表示的最大值。
例如，如果一个位域成员的位宽为4位，则它可以表示的最大值为2^4-1=15。
如果给该位域成员赋值超出了其表示范围，将发生溢出。
例如：```bf.a = 16; // 超出了4位表示范围，会发生溢出```三、结构体位域的特性1. 结构体位域可以减小结构体的内存占用。
由于位域是按位对齐的，所以可以将多个位域成员放在同一个字节中，从而减小结构体的内存占用。
2. 结构体位域的位宽不能为负数，也不能超过成员类型的位数。
例如，如果一个位域成员的类型为unsigned int，则其位宽不能超过unsigned int的位数。
3. 结构体位域的顺序是从低位到高位。
例如，对于上述定义的BitField结构体，成员a的低4位，成员b的接下来的8位，成员c的最后的20位。
结构体位域操作
一位域的形式有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。
例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态，用一位二进位即可。
为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。
所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。
每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。
这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。
注：因编译平台的不同，数据类型的长度也可能有异，以下int代表16Bit型。
1、位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿，其形式为：struct 位域结构名{ 位域列表};其中位域列表的形式为：类型说明符位域名：位域长度例如：struct bs{int a:8;int b:2;int c:6;};位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。
可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。
例如：struct bs{int a:8;int b:2;int c:6;}data;说明data为bs变量，共占两个字节。
其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。
对于位域的定义尚有以下说明：（1）、一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个成员变量类型。
如一个成员变量所剩空间不够存放另一位域时，应从下一成员变量起存放该位域。
也可以有意使某位域从下一成员变量开始。
例如：struct bs{int a:4;int :0; /*空域*/int b:4; /*从下一字节地址开始存放*/int c:4;}在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。
2. 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。
无名的位域是不能使用的。
例如：struct test{unsigned char a:1;unsigned char :2; /*该2位不能使用*/unsigned char b :3;unsigned char c :2;};从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。
结构体中的位域
// your1.c
//---------------------------------------------------
#include "cfg.h"
//---------------------------------------------------
2. 怎样声明一个函数为外部，其它.C文件都可调用？
3. 怎样声明像51里面对字节中位进行操作？还有其字节该怎样定义.
方法:
1)在主文件里最开头加#define _MAINFILE_
#define _MAINFILE_ //在主.c文件中定义一个标志
#include "cfg.h"
void main(void)
#include "your2.h"
#include "your3.h"
#endif //_CFG_H_
3)在其他.H中添加变量,并将这个.H文件包含在CFG.H中
//---------------------------------------------------
// your1.h
//---------------------------------------------------
#ifndef _YOUR1_H_
#define _YOUR1_H_
//声明公共变量
ext unsigned char your1_var;
#endif
4)在所有.c中添加包含CFG.H
c语言中的结构体,联合,链表和枚举,位域(上)
C语言中的结构体,联合,链表和枚举,位域(上) C语言中的结构体，联合,链表和枚举，位域(上)2012-2-16 10:47 | 发布者: benben | 查看数: 36 | 评论数: 0摘要: 结构名只能表示一个结构形式，编译系统并不对它分配内存空间。
只有当某变量被说明为这种类型的结构时，才对该变量分配存储空间。
一、结构的定义定义一个结构的一般形式为: struct 结构名 { 成员表列 }; 成员表由 ... 结构名只能表示一个结构形式，编译系统并不对它分配内存空间。
只有当某变量被说明为这种类型的结构时，才对该变量分配存储空间。
一、结构的定义定义一个结构的一般形式为:struct 结构名{成员表列};成员表由若干个成员组成，每个成员都是该结构的一个组成部分。
对每个成员也必须作类型说明，其形式为:类型说明符成员名;成员名的命名应符合标识符的书写规定。
例如:struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }; 在这个结构定义中，结构名为stu，该结构由4个成员组成。
第一个成员为num，整型变量;第二个成员为name，字符数组;第三个成员为sex，字符变量;第四个成员为score，实型变量。
应注意在括号后的分号是不可少的。
结构定义之后，即可进行变量说明。
凡说明为结构stu的变量都由上述4个成员组成。
由此可见，结构是一种复杂的数据类型，是数目固定，类型不同的若干有序变量的集合。
二、结构类型变量的说明说明结构变量有以下三种方法。
以上面定义的stu为例来加以说明。
1. 先定义结构，再说明结构变量。
如:struct stu{int num;char name[20];char sex;float score;};struct stu boy1,boy2;说明了两个变量boy1和boy2为stu结构类型。
也可以用宏定义使一个符号常量来表示一个结构类型，例如: #define STU struct stu STU{int num;char name[20];char sex;float score;};STU boy1,boy2;2. 在定义结构类型的同时说明结构变量。
c语言结构体位域的使用
c语言结构体位域的使用一、引言C语言是一门非常强大的编程语言，它提供了丰富的数据类型和数据结构来满足不同的编程需求。
其中，结构体是C语言中非常重要的数据结构之一，它可以将多个不同类型的变量组合成一个整体，方便程序员进行管理和操作。
在结构体中，位域是一种非常特殊的数据类型，可以用来压缩存储空间和优化程序性能。
本文将详细介绍C语言结构体位域的使用方法和注意事项。
二、什么是位域位域是C语言中一种特殊的数据类型，它可以将一个字节或多个字节按照位进行划分，并分别给每个位分配不同的含义。
例如，在一个字节中可以定义4个位域，分别表示年、月、日和星期几。
这样就可以用一个字节来存储日期信息，而不需要使用4个字节。
三、如何定义位域在C语言中定义位域需要用到关键字“bit-field”，并指定相应的长度。
例如：struct date {unsigned int year:12;unsigned int month:4;unsigned int day:5;};上面代码定义了一个date结构体，并使用了3个位域year、month 和day来存储日期信息。
其中year占用12个二进制位，month占用4个二进制位，day占用5个二进制位。
这样，一个date结构体就只需要占用2个字节的存储空间。
四、位域的注意事项1. 位域的长度不能超过数据类型的长度。
例如，在32位系统中定义一个40位的位域是不合法的。
2. 位域不能跨越两个字节或以上的边界。
例如，在一个unsigned int 类型中定义一个16位以上的位域是不合法的。
3. 由于不同编译器对于结构体内存对齐方式不同，因此不同编译器在使用位域时可能会出现兼容性问题。
4. 由于使用了位域会对程序性能产生一定影响，因此在需要优化程序性能时才应该考虑使用。
五、结论C语言结构体位域是一种非常特殊的数据类型，它可以将多个变量压缩到一个整体中，并优化程序性能和存储空间。
但是，在使用时需要注意其长度和边界问题，并考虑兼容性和性能等方面因素。
c语言结构体内定义方法
c语言结构体内定义方法C语言结构体内定义方法在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，它可以包含不同的数据类型的成员。
除了包含数据成员外，结构体还可以定义方法。
这些方法可以在结构体内定义，用来操作结构体的成员或实现特定功能。
为什么要在结构体内定义方法？当我们需要对某个结构体对象进行操作时，可以使用结构体方法来实现相应的功能。
方法将相关的操作封装在结构体内部，使得代码更加可读、易于维护。
此外，结构体内定义方法可以实现面向对象编程的一些特性，如封装、继承和多态。
方法的定义在结构体内定义方法与在普通的函数定义类似，只需在结构体内部声明方法的原型，并在外部定义方法的实现即可。
// 定义结构体struct MyStruct {int data;// 定义方法void (*printData)(struct MyStruct* myStruct);};// 定义方法的实现void printData(struct MyStruct* myStruct) {printf("Data: %d\n", myStruct->data);}int main() {// 创建结构体对象struct MyStruct myObject;= 123;// 调用结构体方法(&myObject);return 0;}上述代码中，MyStruct结构体包含一个整型数据成员data和一个指向方法的函数指针printData。
在main函数中，我们创建了一个MyStruct类型的对象myObject，并给data成员赋值。
然后，通过调用myObject的printData方法，可以打印出data的值。
结构体方法的特点•方法可以访问结构体的成员：在方法内部，可以使用结构体对象的成员作为参数进行操作。
•方法在结构体内部定义：方法是与结构体绑定的，它们一起构成了结构体的一部分，与普通函数有所不同。
•方法的调用：通过结构体对象的方法指针来调用方法，需要使用箭头运算符（->）来访问方法。
c 结构体 位定义
c 结构体位定义在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，它可以将不同类型的数据组合在一起形成一个新的数据类型。
结构体可以包含各种基本数据类型（如整型、浮点型、字符型等）以及其他结构体作为其成员。
结构体的定义和使用结构体的定义使用关键字struct，后跟结构体的标识符和花括号内的成员列表。
每个成员都由其类型和名称组成，用逗号分隔。
下面是一个示例：struct Person {char name[20];int age;float height;};上述代码定义了一个名为Person的结构体，它有三个成员：name、age和height。
其中，name是一个字符数组，用于存储人名；age是一个整数，用于存储年龄；height是一个浮点数，用于存储身高。
要使用结构体，我们首先需要声明一个结构体变量，并为其分配内存空间。
然后可以通过.运算符访问和修改结构体的成员。
struct Person p1; // 声明一个名为p1的Person类型变量strcpy(, "John"); // 修改p1的name成员p1.age = 25; // 修改p1的age成员p1.height = 1.75; // 修改p1的height成员printf("Name: %s\n", );printf("Age: %d\n", p1.age);printf("Height: %.2f\n", p1.height);上述代码中，我们声明了一个名为p1的Person类型变量，并使用strcpy函数将字符串”John”复制到了成员中。
然后通过直接赋值的方式修改了p1.age和p1.height成员的值。
最后使用printf函数输出结构体的各个成员。
位定义位定义是一种特殊的结构体成员定义方式，它允许我们在一个字节（8位）中定义多个不同大小的字段。
这些字段可以是布尔型、整数型或枚举型，用于表示某种状态或标志位。
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寄存器位域定义实例
/* 定时器控制寄存器的位域定义 */ struct TCR_BITS { //位号 Uint16 rsvd1:4; // 3:0 Uint16 TSS:1; //4 Uint16 TRB:1; // 5 Uint16 rsvd2:4; //9: 6 Uint16 SOFT:1; // 10 Uint16 FREE:1; // 11 Uint16 rsvd3:2; // 13:12 Uint16 TIE:1; // 14 Uint16 TIF:1; // 15 }; 位功能描述 保留位 启动与停止 重载控制设置 保留位 设置仿真模式 设置仿真模式 保留位 中断使能位 中断标志位
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TMS320F2812 DSP控制器原理及应用
#pragma DATA_SECTION语句的详细说明
The DATA_SECTION pragma allocates space for the symbol in C, or the next symbol declared in C++, in a section named section name. The syntax of the pragma in C is: #pragma DATA_SECTION ( symbol , " section name " ); The syntax of the pragma in C++ is: #pragma DATA_SECTION (" section name " );
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TMS320F2812 DSP控制器原理及应用
位域结构定义语句的应用
volatile 是避免C编 译器优化 代码的关 键字
特点 (1)外设寄存器定义顺序与其占用存储器地址的顺序一致! (2)保留的成员变量仅仅为了占用相应的存储器地址 应用语句 用定时器寄存器结构体定义2812的3个定时器语句如下: volatile struct cputimer_regs cputimer0regs; volatile struct cputimer_regs cputimer1regs; volatile struct cputimer_regs cputimer2regs; 注意:至此,位域结构定义语句的寄存器宏常量并没有显式规定寄 存器宏常量的存储器地址。通常用#pragma DATA_SECTION语句 为每个寄存器结构体进行用户命名数据段的分配与绝对地址定 位。
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TMS320F2812 DSP控制器原理及应用
#pragma DATA_SECTION语句的详细说明
Using the DATA_SECTION Pragma C++ Source File
char bufferA[512]; #pragma DATA_SECTION("my_sect") char bufferB[512]; // bufferB分配段了 //bufferA没有分配!
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#pragma
#pragma #pragma #pragma #pragma #pragma CODE_SECTION(func,”section name”)； DATA_SECTION(symbol,”section name”) INTERRUPT(func) FAST_FUNC_CALL (func) FUNC_EXT_CALLED(func)
.text段：包含所有的可执行代码以及常数； .cinit段和.pinit段：包含用于全局变量或静态变量初始化所需的表和常 数； .const段：包含字符串常数以及用const关键词限定的全局和静态变量以 及其初始化值。 .econst段：包含大内存模型下的字符串常数以及用far const限定的全局 和静态变量的申明和初始化值（存放于远内存—far memory中）。 .switch段：包含用于switch语句的表。 .bss段和.ebss段：这个段为全局变量和静态变量保留空间。 .stack段：存放C的系统堆栈，堆栈用于为函数传递参数或者为局部变量 创建存储空间。 .const段：包含字符串常数以及用const关键词限定的全局和静态变量以 及其初始化值。 .system段和.esystem段：保留空间用于动态内存分配，如调用malloc（） 函数。 2 ____________
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结构体变量分配到数据段的语句和定位伪指令
结构体寄存器变量分配到数据段的语句 #pragma DATA_SECTION(cputimer0regs,“time0sect”) volatile struct cputimer_regs cputimer0regs; 链接器命令文件.cmd中关于用户命名数据段”time0sect”的定 位: MEMERY {PAGE1: „ T0:origin=0x000c00,length=0x000008//time0绝对地址 „ } SECTIONS { „ time0sect :>T0, PAGE1 „ }
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#pragma DATA_SECTION语句对应汇编效果
Using the DATA_SECTION Pragma Assembly Source File
对齐标志字,可选项,表示定位空 间最小的对齐字节数,可见”4‖ 表示以4字节为最小单位对齐, 即定位地址应定位在可以被4整 除的地址上!
struct ADCTRL1_BITS { Uint16 rsvd1:4; Uint16 SEQ_CASC:1; Uint16 SEQ_OVRD:1; Uint16 CONT_RUN:1; Uint16 CPS:1; Uint16 ACQ_PS:4; Uint16 SUSMOD:2; Uint16 RESET:1; Uint16 rsvd2:1; };
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DSP控制器原理与应用
第2章外设寄存器的位域结构定义方法 第3章 3.1 F2812 CPU组成结构特点 3.2 F2812 存储器配置
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DSP F2812的C语言编程
C/C++编译器默认的段和段分配
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初始化段
#define SCICCRA(volatile uint16 *) 0x7050
传统宏定义语句#define的缺点: (1)结构相同的外设,因地址不同要分别使用#define定义,不够简洁! (2)不便于对外设寄存器的一位或几位进行按位操作! (3)在CCS的Watch窗口无法直观显示外设寄存器每一位的变化状态!
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F2812编译器提供的位域结构定义方法
把属于某一特定外设(比如3个结构相同的定时器)的所有寄存器 分组到一个C结构体中定义。 位域结构定义方法定义的外设寄存器有如下显著优点：
(1)可以对外设寄存器一位或几位进行按位操作! (2)在CCS的Watch窗口能直观显示外设寄存器每一位的变化状态! 例如2812的3个结构相同的定时器都有控制、计数、周期、预定标寄存 器，用结构体语句定义如下： struct cputimer_regs // struct是保留字! { uint32 TIM; //定时器计数寄存器 uint32 PRD; //定时器周期寄存器 uint16 TCR; //定时器控制寄存器 uint16 RSV; //保留 uint16 TPRL; //预定标寄存器低16位 uint16 TPRH; //预定标寄存器高16位 }; ____________
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定时器的联合体定义语句
struct cputimer_regs
{union TIM_GROUP TIM；//定时器计数寄存器 union PRD_GROUP PRD； //定时器周期寄存器 union TCR_REG TCR； //定时器控制寄存器 Uint16 rsvd1; //保留地址 union TPRL_REG TPRL；//预定标寄存器低16位 union TPRH_REG TPRH；//预定标寄存器高16位 } 至此,位域的定义语句即可按位(bit)也可按整体(all)访问! 思考题: (4)可按位域的访问方式有什么优点?(与传统的软件屏蔽其 他位相比)
.global _bufferA .bss _bufferA,512,4 .global _bufferB _bufferB: .usect "my_sect",512,4
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寄存器位域定义实例
/* ADC的控制寄存器1的位定义 */ 占用二进制位数为4位!由此类推
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TMS320F2812 DSP控制器原理及应用
结构体变量的成员访问语句
putimer0regs.PDR.all=0xFFFFFFFF;
思考题: (1)28xx提供的位域结构定义方法定义外设寄存器有什么优 点?(从书写角度考虑)
(2)位域结构定义方法使用#pragma DATA_SECTION语句为结构体寄存 器变量分配数据段有什么好处? (从统一到”链接器命令文件.cmd”中定义考虑) (3)阅读”spru514d.pdf”文档中的”6.10.6 Pragma Directives”, 学习#pragma DATA_SECTION语句的语法与功能,掌握使用方法。