一文读懂C语言位域/位段

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在做嵌入式开发的时候，我们经常会遇到这样的代码：

struct { unsigned int widthValidated : 1; unsigned int heightValidated : 1; } status;

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这样定义结构体变量是什么意思呢？

主要原因是：有些信息在存储时，只需占几个或一个二进制位（bit），并不需要占用一个完整的字节。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语言提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。

1、概念和定义

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。

位域定义与结构定义相仿，其形式为：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!struct 位域结构名 { 位域列表 }; 

其中位域列表的形式为：

type [member_name] : width ;

下面是有关位域中变量元素的描述：

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欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!位域变量名.位域名

位域变量名->位域名

位域最大的作用就是节省存储空间，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。例如以下案例：

#include <stdio.h> #include <string.h> /* 定义简单的结构 */ struct { unsigned int widthValidated; unsigned int heightValidated; } status1; /* 定义位域结构 */ struct { unsigned int widthValidated : 1; unsigned int heightValidated : 1; } status2; int main( ) { printf( "Memory size occupied by status1 : %d\n", sizeof(status1)); printf( "Memory size occupied by status2 : %d\n", sizeof(status2)); return 0; }

代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!Memory size occupied by status1 : 8 Memory size occupied by status2 : 4

结构体status1是由正常的两个unsigned int类型变量组成，占用内存是8字节，结构体status2也是unsigned int类型变量，但是它仅使用了一个unsigned int类型内存的前2bit，实际上还有30bit没使用，所以占用内存是4字节。

对于位域的定义有以下几点说明：

• 一个位域存储在同一个字节中，如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，则会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 :4; /* 空域 */ unsigned b:4; /* 从下一单元开始存放 */ unsigned c:4 }

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