深度C理解位域

深度C 理解位域（fylxaut 著） 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

深度C 理解位域（fylxaut 著） 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。

一、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;

};

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struct foo1 {

int a : 1;

int : 2;/空域

short c : 1;

};

在foo 结构体的定义中，成员a 虽然类型为int ，但是它仅仅占据着4个字节中的一个bit 的空间；类似b 占据2个bit 空间，但是b 到底是占据第一个int 的2个bit 空间呢还是第二个int 的2个bit 空间呢？这里实际上也涉及到如何对齐带有' 位域' 的结构体这样一个问题。我们来分析一下。

struct foo2 {

char a : 2;

char b : 3;

char c : 1;

};

struct foo3 {

char a : 2;

char b : 3;

char c : 7;

};

显然都不是我们期望的，如果按照正常的内存对齐规则，这两个结构体大小均应该为3才对，那么问题出在哪了呢？首先通过这种现象我们可以肯定的是：带有' 位域' 的结构体并不是按照每个域对齐的，而是将一些位域成员' 捆绑' 在一起做对齐的。

1) 以foo2为例，这个结构体中所有的成员都是char 型的，而且三个位域占用的总空间为6 bit < 8 bit(1 byte)，这时编译器会将这三个成员' 捆绑' 在一起做对齐，并且以最小空间作代价，这就是为什么我们得到sizeof(struct foo2) = 1这样的结果的原因了。

2) 再看看foo3这个结构体，同foo2一样，三个成员类型也都是char 型，但是三个成员位域所占空间之和为9 bit > 8 bit(1 byte)，这里位域是不能跨越两个成员基本类型空间的，这时编译器将a 和b 两个成员' 捆绑' 按照char 做对齐，而c 单独拿出来以char 类型做对齐，这样实际上在b 和c 之间出现了空隙，但这也是最节省空间的方法了。我们再看一种结构体定义：

struct foo4 {

char a : 2;

char b : 3;

int c : 1;

};

在foo4中虽然三个位域所占用空间之和为6 bit < 8 bit(1 byte) ，但是由于char 和int 的对齐系数是不同的，是不能捆绑在一起，那是不是a 、b 捆绑在一起按照char 对齐，c 单独按照int 对齐呢。