位域
位段（或稱“位域”丽蝎，Bit field）為一種 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以把數(shù)據(jù)以 位元 的形式緊湊的儲存擎鸠，并允許程序員對此結(jié)構(gòu)的位元進(jìn)行操作揭鳞。
好處
- 可以使數(shù)據(jù)單元節(jié)省儲存空間炕贵，當(dāng)程序需要成千上萬個數(shù)據(jù)單元時，這種方法就顯得尤為重要汹桦。
- 段可以很方便的訪問一個 整數(shù) 值的部分內(nèi)容從而可以簡化程序源代碼鲁驶。
缺點(diǎn)
而位域這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，其內(nèi)存分配與內(nèi)存對齊的實(shí)現(xiàn)方式依賴于具體的機(jī)器和系統(tǒng)舞骆，在不同的平臺可能有不同的結(jié)果钥弯，這導(dǎo)致了位段在本質(zhì)上是不可移植的。
C 中的位域
有些信息在存儲時督禽，并不需要占用一個完整的字節(jié)脆霎， 而只需占幾個或一個二進(jìn)制位。例如在存放一個開關(guān)量時狈惫，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)睛蛛， 用一位二進(jìn)位即可鹦马。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便忆肾，C 又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)荸频，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾個不同的區(qū)域客冈， 并說明每個區(qū)域的位數(shù)旭从。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作场仲。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節(jié)的二進(jìn)制位域來表示和悦。在聲明時，位段成員必須是整形或枚舉類型（通常是無符號類型）渠缕，且在成員名的后面是一個冒號和一個整數(shù)鸽素，整數(shù)規(guī)定了成員所占用的位元數(shù)。位域不能是靜態(tài)類型亦鳞。不能使用 & 對位域做取地址運(yùn)算馍忽，因此不存在位域的指針，編譯器通常不支持位域的引用（reference）蚜迅。以下程序則展示了一個位域的聲明：
例 1
struct p_t
{
int a:5;
int b:2;
int c:9;
} p;
對于變量 p 來說舵匾，p 有三個成員：a、b谁不、c，其中：a 占 5 位徽诲，b 占用 2 位刹帕，c 占用 9 位。那么 p 占用 16 位谎替，即 2 字節(jié)偷溺！錯～，總共占用 4 字節(jié)钱贯。不信挫掏？
struct p_t
{
int a:5;
int b:2;
int c:4;
} p;
int main()
{
printf("size of p is %lu\n", sizeof p);
return 0;
}
--- output
size of p is 4
不是說是按位存儲嗎？怎么會是 4 字節(jié)呢秩命？
從圖中我們可以看出尉共，a、b弃锐、c 共用了一個 int 的內(nèi)存空間袄友，一個 int 是 4 個字節(jié)，所以不管你用沒用完霹菊，都至少是一個 int 內(nèi)存剧蚣。
例 2
struct p_t
{
unsigned char a:4;
unsigned char b:4;
} p;
int main()
{
printf("size of p is %lu\n", sizeof p);
return 0;
}
-- output
size of p is 1
兩個 char 占用 2 字節(jié)，a 占用 4 位，b 占用 4 位鸠按，所以總共占用 1 字節(jié)礼搁。
例 3
struct p_t
{
unsigned char a:9;
unsigned char b:4;
} p;
有人可能會想到這樣聲明，但是該聲明不會通過編譯目尖，報錯 Width of bit-field 'a' (9 bits) exceeds width of its type (8 bits)馒吴，因?yàn)?char 本身占用 1 字節(jié) 8 位，而聲明位域 9 位卑雁，明顯超過了 char 的空間募书，所以會報錯。
Tips
位域所占位數(shù)不能超過對應(yīng)的類型字節(jié)空間测蹲，比如：char 類型莹捡，位域不能超過 8 位；int 類型扣甲，位域不能超過 32 位篮赢。
例 4
struct p_t
{
unsigned char a:4;
unsigned char b:5;
} p;
--- output
size of p is 2
a 和 b 是相同類型的變量，但是 a琉挖、b 總的位數(shù)已經(jīng)超過 1 字節(jié)启泣，那么 b 就會存放到新的字節(jié)空間中，如圖：
例 5
struct p_t
{
unsigned char a:4;
unsigned short b:4;
} p;
--- output
size of p is 2
由于 a示辈、b 類型不同寥茫，在我的編輯器上，將 a 存儲到空間比較大的 b 上矾麻，共用 short 空間纱耻，也就是 2 字節(jié)。如果我們讓 b 是 13 位险耀，看看會發(fā)生什么弄喘？
struct p_t
{
unsigned char a:4;
unsigned short b:13;
} p;
--- output
size of p is 4
我們發(fā)現(xiàn)總共占用 4 字節(jié)，為什么是 4 字節(jié)呢甩牺？a蘑志、b 總共 17 位，占用三個字節(jié)贬派，由于存在內(nèi)存對齊急但，需要額外的補(bǔ) 1 字節(jié)作為對齊（關(guān)于內(nèi)存對齊的知識參考前一篇文章）。
例 6
struct p_t
{
unsigned char a: 2;
unsigned char : 2;
unsigned char b: 4;
} p;
--- output
size of p is 1
在 a 與 b 之間有個無名的位域赠群，位數(shù)為 2羊始，那么意思就是說這兩位留空，b 存儲在這兩位之后查描，如圖：
例 7
struct p_t
{
unsigned char a: 2;
unsigned char : 0;
unsigned char b: 4;
} p;
--- output
size of p is 2
這次無名位域的值位 0突委，我們發(fā)現(xiàn)總的內(nèi)存占用變成了 2 字節(jié)柏卤，也就是說如過無名位域是 0 的話，那么會強(qiáng)制后續(xù)的位域在新的空間中分配匀油。注意：只有無名位域才可能為 0缘缚。
例 8
struct p_t
{
unsigned char a: 2;
unsigned char b;
unsigned char c: 4;
} p;
--- output
size of p is 3
如果中間穿插非位域成員，會強(qiáng)制后續(xù)字段在新的空間分配（前提是位域類型相同敌蚜，如果說不同的類型桥滨，不同的編譯器會有不同的優(yōu)化方式）。
