1字节可储存0～255范围内的数字，总共256个值。或者，通过不同的方式解释位组合（bit pattern），程序可以用1字节储存-128～+127范围内的整数，总共还是256个值。例如，通常unsigned char用1字节表示的范围是0～255，而signed char用1字节表示的范围是-128～+127。

1.2 有符号整数

如何表示有符号整数取决于硬件，而不是C语言。

表示有符号数最简单的方式是用1位（如，高阶位）储存符号，只剩下7位表示数字本身（假设储存在1字节中）。用这种符号量（sign-magnitude）表示法，10000001表示-1，00000001表示1。因此，其表示范围是-127～+127。这种方法的缺点是有两个0：+0和-0。这很容易混淆，而且用两个位组合来表示一个值也有些浪费。

二进制补码（two’s-complement）方法避免了这个问题，是当今最常用的系统。二进制补码用1字节中的后7位表示0～127，高阶位设置为0。如果高阶位是1，表示的值为负。这两种方法的区别在于如何确定负值。从一个9位组合100000000（256的二进制形式）减去一个负数的位组合，结果是该负值的量。例如，10000001 是-127，11111111 是-1。该方法可以表示-128～+127范围内的数。要得到一个二进制补码数的相反数，最简单的方法是反转每一位（即0变为1，1变为0），然后加1。因为1是00000001，那么-1则是11111110+1，或11111111。

二进制反码（one’s-complement）方法通过反转位组合中的每一位形成一个负数。例如，00000001是1，那么11111110是-1。这种方法也有一个-0：11111111。该方法能表示-127～+127之间的数。

1.3 二进制浮点数

浮点数分两部分储存：二进制小数和二进制指数。

1.二进制小数

在二进制小数中，使用2的幂作为分母，所以二进制小数.101表示为：1/2 + 0/4 + 1/8

许多分数（如，1/3）不能用十进制表示法精确地表示。与此类似，许多分数也不能用二进制表示法准确地表示。实际上，二进制表示法只能精确地表示多个1/2的幂的和。因此，3/4和7/8可以精确地表示为二进制小数，但是1/3和2/5却不能。

2.浮点数表示法

为了在计算机中表示一个浮点数，要留出若干位（因系统而异）储存二进制分数，其他位储存指数。

二、其他进制数

计算机界通常使用八进制记数系统和十六进制记数系统。

2.1 八进制

每个八进制位对应3个二进制位。

2.2 十六进制

由于没有单独的数（digit，即0～9这样单独一位的数）表示10～15，所以用字母A～F来表示。在C语言中，A～F既可用小写也可用大写。

每个十六进制位都对应一个4位的二进制数（即4个二进制位），那么两个十六进制位恰好对应一个8位字节。第1个十六进制表示前4位，第2个十六进制位表示后4位。因此，十六进制很适合表示字节值。

C有两个操控位的工具。第 1 个工具是一套（6 个）作用于位的按位运算符。第 2 个工具是字段（field）数据形式，用于访问 int中的位。

三、C按位运算符

C 提供按位逻辑运算符和移位运算符。

3.1 按位逻辑运算符

4个按位逻辑运算符都用于整型数据，包括char。之所以叫作按位（bitwise）运算，是因为这些操作都是针对每一个位进行，不影响它左右两边的位。不要把这些运算符与常规的逻辑运算符（&&、||和！）混淆，常规的逻辑运算符操作的是整个值。

1.二进制反码或按位取反：～

一元运算符～把1变为0，把0变为1。

～(10011010) // 表达式
(01100101) // 结果值

假设val的类型是unsigned char，已被赋值为2。在二进制中，00000010表示2。那么，～val的值是11111101，即253。注意，该运算符不会改变val的值，就像3 * val不会改变val的值一样， val仍然是2。但是，该运算符确实创建了一个可以使用或赋值的新值：

newval = ～val;
printf("%d", ～val);

如果要把val的值改为～val，使用下面这条语句：

val = ～val;

2.按位与：&

二元运算符&通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。对于每个位，只有两个运算对象中相应的位都为1时，结果才为1（从真/假方面看，只有当两个位都为真时，结果才为真）。

(10010011) & (00111101) // 表达式
(00010001) // 结果值

C有一个按位与和赋值结合的运算符：&=。

val &= 0377;
val = val & 0377;

3.按位或：|

二元运算符|，通过逐位比较两个运算对象，生成一个新值。对于每个位，如果两个运算对象中相应的位为1，结果就为1（从真/假方面看，如果两个运算对象中相应的一个位为真或两个位都为真，那么结果为真）。

(10010011) | (00111101) // 表达式
(10111111) // 结果值

C有一个按位或和赋值结合的运算符：|=。

val |= 0377;
val = val | 0377;

4.按位异或：^

二元运算符^逐位比较两个运算对象。对于每个位，如果两个运算对象中相应的位一个为1（但不是两个为1），结果为1（从真/假方面看，如果两个运算对象中相应的一个位为真且不是两个同为1，那么结果为真）。

(10010011) ^ (00111101) // 表达式
(10101110) // 结果值

C有一个按位异或和赋值结合的运算符：^=。

val ^= 0377;
val = val ^ 0377;

3.2 用法：掩码

按位与运算符常用于掩码（mask）。所谓掩码指的是一些设置为开（1）或关（0）的位组合。

flags = flags & MASK;

假设定义符号常量MASK为2 （即，二进制形式为00000010），只有1号位是1，其他位都是0。把flags中除1号位以外的所有位都设置为0，因为使用按位与运算符（&）任何位与0组合都得0。

可以这样类比：把掩码中的0看作不透明，1看作透明。表达式flags & MASK相当于用掩码覆盖在flags的位组合上，只有MASK为1的位才可见。

用&=运算符可以简化前面的代码，如下所示：

flags &= MASK;

下面这条语句是按位与的一种常见用法：

ch &= 0xff; /* 或者 ch &= 0377; */

前面介绍过oxff的二进制形式是11111111，八进制形式是0377。这个掩码保持ch中最后8位不变，其他位都设置为0。

3.3 用法：打开位（设置位）

打开一个值中的特定位，同时保持其他位不变。这种情况可以使用按位或运算符（|）。

以上一节的flags和MASK（只有1号位为1）为例。下面的语句：

flags = flags | MASK;

把flags的1号位设置为1，且其他位不变。因为使用|运算符，任何位与0组合，结果都为本身；任何位与1组合，结果都为1。

flags |= MASK;

这种方法根据MASK中为1的位，把flags中对应的位设置为1，其他位不变。

3.4 用法：关闭位（清空位）

在不影响其他位的情况下关闭指定的位。

假设要关闭变量flags中的1号位。同样，MASK只有1号位为1（即，打开）。可以这样做：

flags = flags & ～MASK;

由于MASK除1号位为1以外，其他位全为0，所以～MASK除1号位为0以外，其他位全为1。使用&，任何位与1组合都得本身，任何位与0组合都的0。

MASK中为1的位在结果中都被设置（清空）为0。flags中与MASK为0的位相应的位在结果中都未改变。可以使用下面的简化形式：

flags &= ～MASK;

3.5 用法：切换位

打开已关闭的位，或关闭已打开的位。如果使用^组合一个值和一个掩码，将切换该值与MASK为1的位相对应的位，该值与MASK为0的位相对应的位不变。

flags = flags ^ MASK;
flags ^= MASK;

3.6 用法：检查位的值

必须覆盖flags中的其他位，只用1号位和MASK比较：

if ((flags & MASK) == MASK)
puts("Wow!");

由于按位运算符的优先级比==低，所以必须在flags & MASK周围加上圆括号。

3.7 移位运算符

移位运算符向左或向右移动位。

1.左移：<<

左移运算符（<<）将其左侧运算对象每一位的值向左移动其右侧运算对象指定的位数。左侧运算对象移出左末端位的值丢失，用0填充空出的位置。

该操作产生了一个新的位值，但是不改变其运算对象。例如，假设stonk为1，那么 stonk<<2为4，但是stonk本身不变，仍为1。可以使用左移赋值运算符（<<=）来更改变量的值。该运算符将变量中的位向左移动其右侧运算对象给定值的位数。

2.右移：>>

右移运算符（>>）将其左侧运算对象每一位的值向右移动其右侧运算对象指定的位数。左侧运算对象移出右末端位的值丢失。对于无符号类型，用0填充空出的位置；对于有符号类型，其结果取决于机器。空出的位置可用0填充，或者用符号位（即，最左端的位）的副本填充。

右移赋值运算符（>>=）将其左侧的变量向右移动指定数量的位数。

3.用法：移位运算符

移位运算符针对2的幂提供快速有效的乘法和除法：

number << n number乘以2的n次幂

number >> n 如果number为非负，则用number除以2的n次幂

位运算符还可用于从较大单元中提取一些位。例如，假设用一个unsigned long类型的值表示颜色值，低阶位字节储存红色的强度，下一个字节储存绿色的强度，第 3 个字节储存蓝色的强度。随后你希望把每种颜色的强度分别储存在3个不同的unsigned char类型的变量中。那么，可以使用下面的语句：

#define BYTE_MASK 0xff
unsigned long color = 0x002a162f;
unsigned char blue, green, red;
red = color & BYTE_MASK;
green = (color >> 8) & BYTE_MASK;
blue = (color >> 16) & BYTE_MASK;

3.8 编程示例

把数字转换为二进制形式的程序。


/* binbit.c -- 使用位操作显示二进制 */
#include <stdio.h>
#include <limits.h> // 提供 CHAR_BIT 的定义，CHAR_BIT 表示每字节的位数
char *itobs(int, char *);
void show_bstr(const char *);
int main(void)
{
    char bin_str[CHAR_BIT * sizeof(int) + 1];
    int number;
    puts("Enter integers and see them in binary.");
    puts("Non-numeric input terminates program.");
    while (scanf("%d", &number) == 1)
    {
        itobs(number, bin_str);
        printf("%d is ", number);
        show_bstr(bin_str);
        putchar('\n');
    }
    puts("Bye!");
    return 0;
}
char *itobs(int n, char *ps)
{
    int i;
    const static int size = CHAR_BIT * sizeof(int);
    for (i = size - 1; i >= 0; i--, n >>= 1)
        ps[i] = (01 & n) + '0';
    ps[size] = '\0';
    return ps;
}
/*4位一组显示二进制字符串 */
void show_bstr(const char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i]) /* 不是一个空字符 */
    {
        putchar(str[i]);
        if (++i % 4 == 0 && str[i])
            putchar(' ');
    }
}

运行结果：

Enter integers and see them in binary.
Non-numeric input terminates program.
2023
2023 is 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1110 0111
1994
1994 is 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1100 1010
q
Bye!

01是一个八进制形式的掩码，该掩码除0号位是1之外，其他所有位都为0。用1 & n或01 & n都可以。我们用八进制1而不是十进制1，只是为了更接近计算机的表达方式。

对数组而言，需要的是字符'0'或字符'1'。该值加上'0'即可完成这种转换（假设按顺序编码的数字，如 ASCII）。

3.9 另一个例子

编写的函数用于切换一个值中的后 n位，待处理值和 n 都是函数的参数。

～运算符切换一个字节的所有位，而不是选定的少数位。但是，^运算符（按位异或）可用于切换单个位。假设创建了一个掩码，把后n位设置为1，其余位设置为0。然后使用^组合掩码和待切换的值便可切换该值的最后n位，而且其他位不变。方法如下：

int invert_end(int num, int bits)
{
int mask = 0;
int bitval = 1;
while (bits–– > 0)
{
mask |= bitval;
bitval <<= 1;
}
return num ^ mask;
}


/* invert4.c -- 使用位操作显示二进制 */
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
char * itobs(int, char *);
void show_bstr(const char *);
int invert_end(int num, int bits);
int main(void)
{
    char bin_str[CHAR_BIT * sizeof(int) + 1];
    int number;
    puts("Enter integers and see them in binary.");
    puts("Non-numeric input terminates program.");
    while (scanf("%d", &number) == 1)
    {
        itobs(number, bin_str);
        printf("%d is\n", number);
        show_bstr(bin_str);
        putchar('\n');
        number = invert_end(number, 4);
        printf("Inverting the last 4 bits gives\n");
        show_bstr(itobs(number, bin_str));
        putchar('\n');
    }
    puts("Bye!");
    return 0;
}
char *itobs(int n, char *ps)
{
    int i;
    const static int size = CHAR_BIT * sizeof(int);
    for (i = size - 1; i >= 0; i--, n >>= 1)
        ps[i] = (01 & n) + '0';
    ps[size] = '\0';
    return ps;
}
/* 以4位为一组，显示二进制字符串 */
void show_bstr(const char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i]) /* 不是空字符 */
    {
        putchar(str[i]);
        if (++i % 4 == 0 && str[i])
            putchar(' ');
    }
}
int invert_end(int num, int bits)
{
    int mask = 0;
    int bitval = 1;
    while (bits-- > 0)
    {
        mask |= bitval;
        bitval <<= 1;
    }
    return num ^ mask;
}

运行结果：

Enter integers and see them in binary.
Non-numeric input terminates program.
2023
2023 is
0000 0000 0000 0000 0000 0111 1110 0111
Inverting the last 4 bits gives
0000 0000 0000 0000 0000 0111 1110 1000
1994
1994 is
0000 0000 0000 0000 0000 0111 1100 1010
Inverting the last 4 bits gives
0000 0000 0000 0000 0000 0111 1100 0101
q
Bye!

四、位字段

操控位的第2种方法是位字段（bit field）。位字段是一个signed int或unsigned int类型变量中的一组相邻的位（C99和C11新增了_Bool类型的位字段）。位字段通过一个结构声明来建立，该结构声明为每个字段提供标签，并确定该字段的宽度。例如，下面的声明建立了一个4个1位的字段：

struct {
unsigned int autfd : 1;
unsigned int bldfc : 1;
unsigned int undln : 1;
unsigned int itals : 1;
} prnt;

可以通过普通的结构成员运算符（.）单独给这些字段赋值：

prnt.itals = 0;
prnt.undln = 1;

带有位字段的结构提供一种记录设置的方便途径。许多设置（如，字体的粗体或斜体）就是简单的二选一。例如，开或关、真或假。如果只需要使用 1 位，就不需要使用整个变量。内含位字段的结构允许在一个存储单元中储存多个设置。有时，某些设置也有多个选择，因此需要多位来表示。字段不限制 1 位大小。

struct {
unsigned int code1 : 2;
unsigned int code2 : 2;
unsigned int code3 : 8;
} prcode;

以上代码创建了两个2位的字段和一个8位的字段。可以这样赋值：

prcode.code1 = 0;
prcode.code2 = 3;
prcode.code3 = 102;

如果声明的总位数超过了一个unsigned int类型的大小会怎样？会用到下一个unsigned int类型的存储位置。一个字段不允许跨越两个unsigned int之间的边界。编译器会自动移动跨界的字段，保持unsignedint的边界对齐。一旦发生这种情况，第1个unsigned int中会留下一个未命名的“洞”。可以用未命名的字段宽度“填充”未命名的“洞”。使用一个宽度为0的未命名字段迫使下一个字段与下一个整数对齐：

struct {

unsigned int field1 : 1 ;

unsigned int : 2 ;

unsigned int field2 : 1 ;

unsigned int : 0 ;

unsigned int field3 : 1 ;

} stuff;

这里，在stuff.field1和stuff.field2之间，有一个2位的空隙；stuff.field3将储存在下一个unsigned int中。

字段储存在一个int中的顺序取决于机器。在有些机器上，存储的顺序是从左往右，而在另一些机器上，是从右往左。另外，不同的机器中两个字段边界的位置也有区别。由于这些原因，位字段通常都不容易移植。

4.1 位字段示例

通常，把位字段作为一种更紧凑储存数据的方式。例如，假设要在屏幕上表示一个方框的属性。为简化问题，我们假设方框具有如下属性：

方框是透明的或不透明的；
方框的填充色选自以下调色板：黑色、红色、绿色、黄色、蓝色、紫色、青色或白色；
边框可见或隐藏；
边框颜色与填充色使用相同的调色板；
边框可以使用实线、点线或虚线样式。

可以使用单独的变量或全长（full-sized）结构成员来表示每个属性，但是这样做有些浪费位。例如，只需1位即可表示方框是透明还是不透明；只需1位即可表示边框是显示还是隐藏。8种颜色可以用3位单元的8个可能的值来表示，而3种边框样式也只需2位单元即可表示。总共10位就足够表示方框的5个属性设置。

对于颜色的表示，只打开一位即可表示三原色之一。其他颜色用三原色的组合来表示。


/* fields.c -- 定义并使用字段 */
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h> // C99定义了bool、true、false/* 线的样式 */
#define SOLID 0
#define DOTTED 1
#define DASHED 2
/* 三原色 */
#define BLUE 4
#define GREEN 2
#define RED 1
/* 混合色 */
#define BLACK 0
#define YELLOW (RED | GREEN)
#define MAGENTA (RED | BLUE)
#define CYAN (GREEN | BLUE)
#define WHITE (RED | GREEN | BLUE)
const char *colors[8] = {"black", "red", "green", "yellow",
                         "blue", "magenta", "cyan", "white"};
struct box_props
{
    bool opaque : 1; // 或者 unsigned int （C99以前）
    unsigned int fill_color : 3;
    unsigned int : 4;
    bool show_border : 1; // 或者 unsigned int （C99以前）
    unsigned int border_color : 3;
    unsigned int border_style : 2;
    unsigned int : 2;
};
void show_settings(const struct box_props *pb);
int main(void)
{
    /* 创建并初始化 box_props 结构 */
    struct box_props box = {true, YELLOW, true, GREEN, DASHED};
    printf("Original box settings:\n");
    show_settings(&box);
    box.opaque = false;
    box.fill_color = WHITE;
    box.border_color = MAGENTA;
    box.border_style = SOLID;
    printf("\nModified box settings:\n");
    show_settings(&box);
    return 0;
}
void show_settings(const struct box_props *pb)
{
    printf("Box is %s.\n",
           pb->opaque == true ? "opaque" : "transparent");
    printf("The fill color is %s.\n", colors[pb->fill_color]);
    printf("Border %s.\n",
           pb->show_border == true ? "shown" : "not shown");
    printf("The border color is %s.\n", colors[pb->border_color]);
    printf("The border style is ");
    switch (pb->border_style)
    {
    case SOLID:
        printf("solid.\n");
        break;
    case DOTTED:
        printf("dotted.\n");
        break;
    case DASHED:
        printf("dashed.\n");
        break;
    default:
        printf("unknown type.\n");
    }
}

运行结果：

Original box settings:
Box is opaque.
The fill color is yellow.
Border shown.
The border color is green.
The border style is dashed.

Modified box settings:
Box is transparent.
The fill color is white.
Border shown.
The border color is magenta.
The border style is solid.

4.2 位字段和按位运算符

位字段和按位运算符是两种可替换的方法，用哪种方法都可以。可以通过一个联合把结构方法和位方法放在一起。假定声明了struct box_props 类型，然后这样声明联合：

union Views /* 把数据看作结构或unsigned short类型的变量 */
{
struct box_props st_view;
unsigned short us_view;
};

结构的哪一个位字段与unsigned short中的哪一位对应取决于实现和硬件。（为简化起见，下图以16位单元演示了这种情况）


/* dualview.c -- 位字段和按位运算符 */
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <limits.h>
/* 位字段符号常量 */
/* 边框线样式 */
#define SOLID 0
#define DOTTED 1
#define DASHED 2
/* 三原色 */
#define BLUE 4
#define GREEN 2
#define RED 1
/* 混合颜色 */
#define BLACK 0
#define YELLOW (RED | GREEN)
#define MAGENTA (RED | BLUE)
#define CYAN (GREEN | BLUE)
#define WHITE (RED | GREEN | BLUE)
/* 按位方法中用到的符号常量 */
#define OPAQUE 0x1
#define FILL_BLUE 0x8
#define FILL_GREEN 0x4
#define FILL_RED 0x2
#define FILL_MASK 0xE
#define BORDER 0x100
#define BORDER_BLUE 0x800
#define BORDER_GREEN 0x400
#define BORDER_RED 0x200 
#define BORDER_MASK 0xE00
#define B_SOLID 0
#define B_DOTTED 0x1000
#define B_DASHED 0x2000
#define STYLE_MASK 0x3000
const char *colors[8] = {"black", "red", "green", "yellow", "blue",
                         "magenta","cyan", "white"};
struct box_props
{
    unsigned int opaque : 1;
    unsigned int fill_color : 3;
    unsigned int : 4;
    unsigned int show_border : 1;
    unsigned int border_color : 3;
    unsigned int border_style : 2;
    unsigned int : 2;
};
union Views /* 把数据看作结构或unsigned short类型的变量 */
{
    struct box_props st_view;
    unsigned short us_view;
};
void show_settings(const struct box_props *pb);
void show_settings1(unsigned short);
char *itobs(int n, char *ps);
int main(void)
{ /* 创建Views联合，并初始化initialize struct box view */
 
 
    union Views box = {1, YELLOW, 1, GREEN, DASHED};
    char bin_str[8 * sizeof(unsigned int) + 1];
    printf("Original box settings:\n");
    show_settings(&box.st_view);
    printf("\nBox settings using unsigned int view:\n");
    show_settings1(box.us_view);
    printf("bits are %s\n",itobs(box.us_view, bin_str));
    box.us_view &= ~FILL_MASK;              /* 把表示填充色的位清0 */
    box.us_view |= (FILL_BLUE | FILL_GREEN); /* 重置填充色*/
    box.us_view ^= OPAQUE;                   /* 切换是否透明的位 */
    //box.us_view |= BORDER_RED;               /* 错误的方法*/
    box.us_view &= ~STYLE_MASK;             /* 把样式的位清0 */
    box.us_view |= B_DOTTED;                 /* 把样式设置为点 */
    printf("\nModified box settings:\n");
    show_settings(&box.st_view);
    printf("\nBox settings using unsigned int view:\n");
    show_settings1(box.us_view);
    printf("bits are %s\n",
           itobs(box.us_view, bin_str));
    return 0;
}
void show_settings(const struct box_props *pb)
{
    printf("Box is %s.\n",
           pb->opaque == true ? "opaque" : "transparent");
    printf("The fill color is %s.\n", colors[pb->fill_color]);
    printf("Border %s.\n",
           pb->show_border == true ? "shown" : "not shown");
    printf("The border color is %s.\n", colors[pb->border_color]);
    printf("The border style is ");
    switch (pb->border_style)
    {
    case SOLID:
        printf("solid.\n");
        break;
    case DOTTED:
        printf("dotted.\n");
        break;
    case DASHED:
        printf("dashed.\n");
        break;
    default:
        printf("unknown type.\n");
    }
}
void show_settings1(unsigned short us)
{
    printf("box is %s.\n",
           (us & OPAQUE) == OPAQUE ? "opaque" : "transparent");
    printf("The fill color is %s.\n",
           colors[(us >> 1) & 07]);
    printf("Border %s.\n",
           (us & BORDER) == BORDER ? "shown" : "not shown");
    printf("The border style is ");
    switch (us & STYLE_MASK)
    {
    case B_SOLID:
        printf("solid.\n");
        break;
    case B_DOTTED:
        printf("dotted.\n");
        break;
    case B_DASHED:
        printf("dashed.\n");
        break;
    default:
        printf("unknown type.\n");
    }
    printf("The border color is %s.\n",
           colors[(us >> 9) & 07]);
}
char *itobs(int n, char *ps)
{
    int i;
    const static int size = CHAR_BIT * sizeof(int);
    for (i = size - 1; i >= 0; i--, n >>= 1)
        ps[i] = (01 & n) + '0';
    ps[size] = '\0';
    return ps;
}

运行结果：

Original box settings:
Box is opaque.
The fill color is yellow.
Border shown.
The border color is green.
The border style is dashed.

Box settings using unsigned int view:
box is opaque.
The fill color is yellow.
Border shown.
The border style is dashed.
The border color is green.
bits are 00000000000000000010010100000111

Modified box settings:
Box is transparent.
The fill color is cyan.
Border shown.
The border color is green.
The border style is dotted.

Box settings using unsigned int view:
box is transparent.
The fill color is cyan.
Border shown.
The border style is dotted.
The border color is green.
bits are 00000000000000000001010100001100

这里，0x8是3号位为1时的值，0x800是11号位为1时的值。可以用下面的#define分别替换上面的#define：

#define FILL_BLUE 1<<3

#define BORDER_BLUE 1<<11

可以使用枚举代替#defined创建符号常量。

按位运算符改变设置更加复杂。例如，要设置填充色为青色。只打开蓝色位和绿色位是不够的：

box.us_view |= (FILL_BLUE | FILL_GREEN); /* 重置填充色 */

问题是该颜色还依赖于红色位的设置。解决这个问题最简单的方法是在设置新值前关闭所有的颜色位。因此，程序中使用了下面两行代码：

box.us_view &= ～FILL_MASK; /* 把表示填充色的位清0 */

box.us_view |= (FILL_BLUE | FILL_GREEN); /* 重置填充色 */

注意：位字段和位的位置之间的相互对应因实现而异。

另外，书中把opaque，opaque都声明为bool类型，但在我的环境里这样会导致初始化不起作用，所以都改成了unsigned int。

struct box_props
{
unsigned int opaque : 1;
unsigned int fill_color : 3;
unsigned int : 4;
unsigned int opaque : 1;
unsigned int border_color : 3;
unsigned int border_style : 2;
unsigned int : 2;
};

五、对齐特性（C11）

对齐指的是如何安排对象在内存中的位置。

_Alignof运算符给出一个类型的对齐要求，在关键字_Alignof后面的圆括号中写上类型名即可：

size_t d_align = _Alignof(float);

假设d_align的值是4，意思是float类型对象的对齐要求是4。也就是说，4是储存该类型值相邻地址的字节数。一般而言，对齐值都应该是2的非负整数次幂。较大的对齐值被称为stricter或者stronger，较小的对齐值被称为weaker。

可以使用_Alignas 说明符指定一个变量或类型的对齐值。但是，不应该要求该值小于基本对齐值。该说明符用作声明的一部分，说明符后面的圆括号内包含对齐值或类型：

_Alignas(double) char c1;
_Alignas(8) char c2;
unsigned char _Alignas(long double) c_arr[sizeof(long double)];

注意：无论_Alignas(type)说明符在类型说明符的前面还是后面，GCC 4.7.3都能识别，后来Clang 3.3 版本也支持了这两种顺序。


// align.c -- 使用 _Alignof 和 _Alignas （C11）
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double dx;
    char ca;
    char cx;
    double dz;
    char cb;
    char _Alignas(double) cz;
    printf("char alignment: %zd\n", _Alignof(char));
    printf("double alignment: %zd\n", _Alignof(double));
    printf("&dx: %p\n", &dx);
    printf("&ca: %p\n", &ca);
    printf("&cx: %p\n", &cx);
    printf("&dz: %p\n", &dz);
    printf("&cb: %p\n", &cb);
    printf("&cz: %p\n", &cz);
    return 0;
}

运行结果：

char alignment: 1
double alignment: 8
&dx: 00000000005FFE98
&ca: 00000000005FFE97
&cx: 00000000005FFE96
&dz: 00000000005FFE88
&cb: 00000000005FFE87
&cz: 00000000005FFE80

在我们的系统中，double的对齐值是8，这意味着地址的类型对齐可以被8整除。以0或8结尾的十六进制地址可被8整除。因为char的对齐值是1，对于普通的char类型变量，编译器可以使用任何地址。

在程序中包含 stdalign.h 头文件后，就可以把 alignas 和 alignof 分别作为_Alignas 和_Alignof的别名。这样做可以与C++关键字匹配。

C11在stdlib.h库还添加了一个新的内存分配函数，用于对齐动态分配的内存。该函数的原型如下：

void *aligned_alloc(size_t alignment, size_t size);

第1个参数代表指定的对齐，第2个参数是所需的字节数，其值应是第1个参数的倍数。与其他内存分配函数一样，要使用free()函数释放之前分配的内存。

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