位域

结构体定义成员时，还有一般特殊的用法。结构体的成员可以不是占用某个系统预定义类型空间大小，而是占用自定义个数二进制比特位，这样的结构体成员，称为位域，也称位段。

本节的目的是普及一下位域的基础知识，不同的编译器实现方式和限制各不相同，实际开发时以使用的编译器实际支持为准。

位域成员定义方式如下:

类型 位域成员名 : 占用二进制比特位个数

例:

1. struct TEST { //定义结构体
2. int n : 1; //位域成员n为int类型，占用1位，只能表示0或1
3. int m : 7; //位域成员m为int类型占用7位，
4. char x : 3; //位域成员x占用3位
5. };

注意，虽然位域成员自定义位数个数，但是也要确定位域成员类型，且位域成员占用位数不能多于类型的位数。

位域成员占用位数多少，会影响其值作用范围，使用时请注意。

例:

1. struct TEST { //定义结构体
2. char n : 9; //错误!，char类型占用一个字节，即8位，设置n占用9位错误
3. };

位域成员存放规则如下：

    1、相邻位域成员类型相同，位数之和小于等于类型大小，则后面位域成员紧跟前一个，直到不能容纳为止。
    2、相邻位域成员类型相同，位数之和大于类型大小，后面成员跳过类型空间，从下一个相同类型空间开始存放。
    3、相邻位域成员类型不同，后一个成员跳过前一个成员类型，从下一个本成员类型空间开始存放(部分编译器优化，归类相同类型成员，不讨论)。

例:

1. struct TEST //定义结构体
2. int n : 15; //位域成员n为int类型，占用15位
3. int m : 14; //与上一个类型相同，m占用14位加上n的15位共29位，小于int类型占4字节32位，所以与n放在同一个int单元内
4. int x : 5; //与上一个类型相同，x占5位，前面相同类型已占用29位，之和为34位，多于32，从下一个int类型位置开始存放
5. char y : 3; //与上一个类型不同，跳过int类型空间，从一个新的char类型位置开始存放
6. };

位域成员可以没有成员名，叫空域，表示位数空闲不用。例：

1. struct TEST { //定义结构体
2. int n : 15; //位域成员n为int类型，占用15位
3. int : 14; //此14位空闲不用，但是会占用内存
4. int x : 5; //与上一个类型相同，x占5位，前面相同类型n占15+空域14=29位，32位的int空间放不下x，x从下一个int位置存放
5. };

空域有一种特殊用法，占用0位，表示跳过此类型空间，后面的成员从下一个类型空间开始存放，就是进行对齐，例：

1. struct TEST { //定义结构体
2. int n : 15; //位域成员n为int类型，占用15位
3. int : 0; //int类型占32位，n占15位，此空域表示下一个成员，跳过剩下的17位，新开辟一个类型
4. int x : 5; //上一个为0位的空域表示填充整个int，x虽然与类型相同，且int除去n的15位有剩余，仍然要从下一个int存储
5. };

注意，如果空域和上一个成员类型不同，则按两者占用空间较大的类型计算，例：

1. struct TEST //定义结构体
2. int n : 15;
3. char : 0; //0位空域为char类型，n为int类型，int占32位，char占8位，按32位计算，n和0位空域共占32位
4. int x : 5; //上面两个域按int计算，x会跳过上面的int，从下一个单元开始存放
5. };

上面只按规则计算，不同的编译器规则可能有变，且可能存在优化，如开发时必须要用，请阅读所使用编译器的技术文档，本节只是初步介绍位域概念。

位域成员也可以与普通成员共同使用，普通成员总是跳过位域单元，如。

1. struct TEST { //定义结构体
2. int n : 15;
3. int m: 3; //与上一个成员n一起填充在一个int单元内
4. char name[20]; //正常成员，虽然上一个int没有填充满，但是仍然要跳过上一个int单元
5. int x:5; //本域可能填充成员n和m所在的int单元，但是放在name正常成员后面，也要从新单元开始存储
6. };

位域成员必须是基本类型，如int、char等，不能为数组、结构体等复杂类型。

不能通过取地址符获取位域成员地址，但是可以通过指向结构体的指针来引用位域成员，比如。

1. struct TEST x,*p=&x;
2. int *pi = &x.n; //错误，不能获取位域成员地址，它的地址不一定是字节对齐的
3. p->n = 1; //正确，可以通过指向结构体的指针引用成员
4. };

位域成员是编译器通过位运算计算而得，并不是真的在内存中按所说的规则存放，只不过对于开发者看来，像是真的自定义位数一样。

位域成员引用与正常成员引用方式相同，下面举一个简单的例子，定义一个结构体表示3盏不同颜色的灯的亮暗，1为亮，0为暗，代码：

1. #include<stdio.h>
3. int main( )
4. {
5. struct LAMP
6. {
7. char red : 1; //表示红灯，1位只能表示0或1
8. char green: 1; //绿灯
9. char yellow : 1; //黄灯
10. };
12. struct LAMP l = {1 ,1,0}; //赋值量像正常成员一样，按顺序给成员初始化
14. if (l.red) //相当于if(l.read != 0)
15. printf("红灯亮\n");
16. else
17. printf("红灯暗\n");
19. if (l.green)
20. printf("绿灯亮\n");
21. else
22. printf("绿灯暗\n");
24. if (l.yellow)
25. printf("黄灯亮\n");
26. else
27. printf("黄灯暗\n");
29. getchar( ) ; //使程序暂停一下
30. return 0;
31. }

效果类似如下图：

运行平台不同效果图有所差异。