C语言学习系列：位域

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。

位域声明

struct bitFieldName
{
  type [member_name] : width ;
}exampleVar;

在结构体定义时，我们可以指定某个成员变量所占用的二进制位数（Bit），这就是位域。

位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度。通俗地讲，成员变量都是有类型的，这个类型限制了成员变量的最大长度，:后面的数字不能超过这个长度。

只有有限的几种数据类型可以用于位域。这几种数据类型是 int、signed int 和 unsigned int，_Bool 。但编译器在具体实现时都进行了扩展，额外支持了 char、signed char、unsigned char 以及 enum 类型。

位域的存储

位域的具体存储规则如下：
1.当相邻成员的类型相同时，如果它们的位宽之和小于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员紧邻前一个成员存储，直到不能容纳为止；如果它们的位宽之和大于类型的 sizeof 大小，那么后面的成员将从新的存储单元开始，其偏移量为类型大小的整数倍。

#include <stdio.h>
int main(){
    struct bs{
        unsigned m: 6;
        unsigned n: 12;
        unsigned p: 4;
    };
    printf("%d\n", sizeof(struct bs));
    return 0;
}

2. 当相邻成员的类型不同时，不同的编译器有不同的实现方案，GCC 会压缩存储，而 VC/VS 不会。

#include <stdio.h>
int main(){
    struct bs{
        unsigned m: 12;
        unsigned char ch: 4;
        unsigned p: 4;
    };
    printf("%d\n", sizeof(struct bs));
    return 0;
}

3. 如果成员之间穿插着非位域成员，那么不会进行压缩。

#include <stdio.h>
int main(){
    struct bs{
        unsigned m: 12;
        unsigned ch;
        unsigned p: 4;
    };
    printf("%d\n", sizeof(struct bs));
    return 0;
}

位域成员往往不占用完整的字节，有时候也不处于字节的开头位置，因此使用&获取位域成员的地址是没有意义的，C语言也禁止这样做。地址是字节（Byte）的编号，而不是位（Bit）的编号。

无名位域

位域成员可以没有名称，只给出数据类型和位宽，无名位域一般用来作填充或者调整成员位置。因为没有名称，无名位域不能使用。

struct bs{
    int m: 12;
    int  : 20;  //该位域成员不能使用
    int n: 4;
};