位域节选自百度百科

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位域是指信息在存储时，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。

目录

一、位域的定义和位域变量的说明

二、位域的使用及占用空间

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; };

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2个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。

位域定义的几点说明

　　对于位域的定义尚有以下几点说明：　　1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如：　　struct bs　　{　　unsigned a:4;　　unsigned :0 ;/*空域*/　　char b:4 ;/*从下一单元开始存放*/　unsigned c:4;　　}data;　　VC6（默认的配置，未作任何优化选择） 对空域的处理。　　实验中，0x0012ff74为 变量data的起始地址，位域a填充0x0012ff74的后四位（前四位还是后四位 应该和大小端有关系，在我的机子上是放在后四位），位域b从0x0012ff78开始，占据0x0012ff78的后四位。所以空域占据了从a开始的4字节剩余部分。　　乍看 VC6对空余的处理是依据空域的类型，即unsigned。其实不然。　　经试验，空域所占大小和 a的类型及 空余的类型 二者皆相关。　　即以下四种情况，　a,空域皆为char时，二者共占据1 字节；　　a 为unsigned，空域为unsigned； a 为char，空域为unsigned； a 为unsigned，空域为char；这三种情况，二者共占据4字节。　2. 位域的长度不能大于指定类型固有长度，比如说int的位域长度不能超过32，bool的位域长度不能超过8。　　3. 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 k　　{int a:1; int :2  /*该2位不能使用*/ int b:3;int 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。

二、位域的使用及占用空间

位域的使用

　　位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域 变量名· 位域名 位域允许用各种格式输出。　　

int main(void) { struct bs { unsigned a: 1; unsigned b: 3; unsigned c: 4; }bit, *pbit; bit.a = 1; bit.b = 7; bit.c = 15; printf("%d,%d,%d\n", bit.a, bit.b, bit.c); pbit = &bit; pbit->a = 0; pbit->b &= 3; pbit->c |= 1; printf("%d,%d,%d\n", pbit->a, pbit->b, pbit->c); return 0; }

　上例程序中定义了位域结构bs，三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的 指针变量pbit。这表示位域也是可以使用 指针的。　　程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值。( 应注意赋值不能超过该位域的允许范围)程序第12行以 整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针 方式给位域a重新赋值，赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&="， 该行相当于： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值为7，与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为 3)。同样，程序第16行中使用了复合位运算"|="， 相当于： pbit->c=pbit->c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。　　为了节省空间，可以把几个数据压缩到少数的几个类型空间上，比如需要表示二个3位二进制的数，一个2位二进制的数，则可以用一个8位的 字符表示之。　　struct 　　{char a : 3;char b : 3;char c : 2;} ;　　这个 结构体所占空间为一个字节，8位。节省了空间。

位域的对齐

　　如果 结构体中含有位域(bit-field)，那么VC中准则是：　　1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；　　2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其 偏移量为其类型大小的整数倍；　　3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各 编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式；　　系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞（padding）,然后对 变量进行位域操作。

扩展阅读：

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  http://rooterer.blog.163.com/blog/static/110792233200922494622413/ C中位域结合对齐(pragma)的例子及解释