Trường Bit trong C

Bit Field trong C là gì? Cách dùng Bit Field trong C như thế nào? Hãy cùng Quantrimang.com tìm hiểu nhé!

Giả sử chương trình C của bạn bao gồm một số lượng biến TRUE/FALSE được nhóm trong một cấu trúc gọi là trangthai để kiểm tra xem hàng hóa sản xuất ra có đủ chiều rộng, chiều cao cho phép không, như sau:

struct
{
  unsigned int chieurong;
  unsigned int chieucao;
} trangthai;

Cấu trúc này yêu cầu 8 bytes bộ nhớ nhưng thực tế nó dự trữ 0 hoặc 1 byte mỗi biến. Ngôn ngữ lập trình C có một cách tối ưu bộ nhớ trong trường hợp này. Bạn đang sử dụng các biến bên trong cấu trúc sau đó bạn có thể định nghĩa độ lớn các biến, nó sẽ thông báo cho trình biên dịch C việc chỉ sử dụng số lượng byte này. Ví dụ, cấu trúc bên trên có thể được viết lại như sau:

struct
{
  unsigned int chieurong : 1;
  unsigned int chieucao : 1;
} trangthai;

Bây giờ cấu trúc trên sẽ yêu cầu 4 byte cho bộ nhớ cho biến trangthai nhưng chỉ 2 bit được sử dụng để lưu trữ giá trị. Bạn phải sử dụng đến 32 biến với độ dài 1 bit này, do đó cấu trúc này sẽ sử dụng 4 byte và khi bạn có 33 biến, nó sẽ cấp phát ví trị tiếp theo trong bộ nhớ và bắt đầu sử dụng 8 byte. Bây giờ chúng ta hãy kiểm tra ví dụ dưới đây để hiểu về định nghĩa này.

#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* dinh nghia mot cau truc don gian */
struct
{
  unsigned int chieurong;
  unsigned int chieucao;
} trangthai1;

/* dinh nghia mot cau truc voi cac truong bit */
struct
{
  unsigned int chieurong : 1;
  unsigned int chieucao : 1;
} trangthai2;
int main( )
{
   printf( "Bo nho bi chiem giu boi trangthai1 la: %d\n", sizeof(trangthai1));
   printf( "Bo nho bi chiem giu boi trangthai2 la: %d\n", sizeof(trangthai2));
   printf("\n===========================\n");
   printf("QTM chuc cac ban hoc tot! \n");

   return 0;
}

Biên dịch và chạy chương trình C trên sẽ cho kết quả:

Khai báo Trường Bit trong C

Khai báo một Trường Bit bên trong một cấu trúc có mẫu như sau:

struct
{
  kieu_du_lieu [ten_thanh_vien] : do_rong ;
};

Dưới đây là mô tả cho các phần tử biến trong một Trường Bit:

Một biến được định nghĩa với giá trị độ lớn được cho sẵn được gọi là Trường Bit. Một Trường Bit có thể lưu trữ nhiều hơn một bit đơn ví dụ bạn cần một biến để lưu trữ các giá trị từ 0 đến 7, sau đó bạn có thể định nghĩa Trường Bit với độ dài tối đa là 3 bit như sau:

struct
{
  unsigned int tuoi : 3;
} Tuoi;

Việc định nghĩa trên sẽ hướng dẫn trình biên dịch C là biến sẽ sử dụng 3 bit để dự trữ các giá trị, nếu bạn sử dụng nhiều hơn 3 bit nó sẽ không cho phép bạn làm thế. Bây giờ hãy thử ví dụ dưới đây:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct
{
  unsigned int tuoi : 3;
} Tuoi;

int main( )
{
   Tuoi.tuoi = 3;
   printf( "Bo nho bi chiem giu boi Tuoi la Sizeof( Tuoi ) =  %d\n", sizeof(Tuoi) );
   printf( "Tuoi.tuoi : %d\n", Tuoi.tuoi );

   Tuoi.tuoi = 6;
   printf( "Tuoi.tuoi : %d\n", Tuoi.tuoi );

   Tuoi.tuoi = 7;
   printf( "Tuoi.tuoi : %d\n", Tuoi.tuoi );
   /* Bay gio chung ta thu in nhieu hon 3 bit */
   printf( "\n-----------------------\n");
   Tuoi.tuoi = 8;
   printf( "Tuoi.tuoi : %d\n", Tuoi.tuoi );
   Tuoi.tuoi = 9;
   printf( "Tuoi.tuoi : %d\n", Tuoi.tuoi );
   printf("\n===========================\n");
   printf("QTM chuc cac ban hoc tot! \n");

   return 0;
}

Biên dịch và chạy chương trình C trên sẽ cho kết quả:

Những sự thật thú vị về bit field trong C

1. Một trường bit không tên đặc biệt của size 0 được dùng để buộc căn chỉnh trên giới hạn tiếp theo. Ví dụ:

#include <stdio.h>

// A structure without forced alignment
struct test1 {
	unsigned int x : 5;
	unsigned int y : 8;
};

// A structure with forced alignment
struct test2 {
	unsigned int x : 5;
	unsigned int : 0;
	unsigned int y : 8;
};

int main()
{
	printf("Size of test1 is %lu bytes\n",
		sizeof(struct test1));
	printf("Size of test2 is %lu bytes\n",
		sizeof(struct test2));
	return 0;
}

Kết quả

• Kích thước của test1 là 4 byte
• Kích thước của test2 là 8 byte

2. Không thể có các con trỏ tới thành phần trường bit bởi chúng có thể không bắt đầu ở giới hạn byte. Ví dụ:

#include <stdio.h>
struct test {
	unsigned int x : 5;
	unsigned int y : 5;
	unsigned int z;
};
int main()
{
	struct test t;

	// Uncommenting the following line will make
	// the program compile and run
	printf("Address of t.x is %p", &t.x);

	// The below line works fine as z is not a
	// bit field member
	printf("Address of t.z is %p", &t.z);
	return 0;
}

Kết quả:

prog.c: In function 'main':
prog.c:14:1: error: cannot take address of bit-field 'x'
 printf("Address of t.x is %p", &t.x); 
 ^