C 位域
C 语言的位域（bit-field）是一种特殊的结构体成员，允许我们按位对成员进行定义，指定其占用的位数。
如果程序的结构中包含多个开关的变量，即变量值为 TRUE/FALSE ，如下：
struct
{
unsigned int widthValidated;
unsigned int heightValidated;
} status;
这种结构需要 8 字节的内存空间，但在实际上，在每个变量中，我们只存储 0 或 1，在这种情况下，C 语言提供了一种更好的利用内存空间的方式。如果您在结构内使用这样的变量，您可以定义变量的宽度来告诉编译器，您将只使用这些字节。例如，上面的结构可以重写成：
struct
{
unsigned int widthValidated : 1;
unsigned int heightValidated : 1;
} status;
现在，上面的结构中，status 变量将占用 4 个字节的内存空间，但是只有 2 位被用来存储值。如果您用了 32 个变量，每一个变量宽度为 1 位，那么 status 结构将使用 4 个字节，但只要您再多用一个变量，如果使用了 33 个变量，那么它将分配内存的下一段来存储第 33 个变量，这个时候就开始使用 8 个字节。让我们看看下面的实例来理解这个概念：
实例
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
Memory size occupied by status1 : 8 Memory size occupied by status2 : 4
位域的特点和使用方法如下：
- 定义位域时，可以指定成员的位域宽度，即成员所占用的位数。
- 位域的宽度不能超过其数据类型的大小，因为位域必须适应所使用的整数类型。
-
位域的数据类型可以是
int、unsigned int、signed int等整数类型，也可以是枚举类型。 - 位域可以单独使用，也可以与其他成员一起组成结构体。
-
位域的访问是通过点运算符（
.）来实现的，与普通的结构体成员访问方式相同。
位域声明
有些信息在存储时，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 1 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。
典型的实例：
- 用 1 位二进位存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态。
- 读取外部文件格式——可以读取非标准的文件格式。例如：9 位的整数。
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：
type [member_name] : width ;
下面是有关位域中变量元素的描述：
| 元素 | 描述 |
|---|---|
| type | 只能为 int(整型)，unsigned int(无符号整型)，signed int(有符号整型) 三种类型，决定了如何解释位域的值。 |
| member_name | 位域的名称。 |
| width | 位域中位的数量。宽度必须小于或等于指定类型的位宽度。 |
带有预定义宽度的变量被称为 位域 。位域可以存储多于 1 位的数，例如，需要一个变量来存储从 0 到 7 的值，您可以定义一个宽度为 3 位的位域，如下：
上面的结构定义指示 C 编译器，age 变量将只使用 3 位来存储这个值，如果您试图使用超过 3 位，则无法完成。
以上代码定义了一个名为 struct bs 的结构体，data 为 bs 的结构体变量，共占四个字节：
对于位域来说，它们的宽度不能超过其数据类型的大小，在这种情况下，int 类型的大小通常是 4 个字节（32位）。
相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的 sizeo f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。
让我们再来看一个实例：
以上代码定义了一个名为 packed_struct 的结构体，其中包含了六个成员变量，pack 为 packed_struct 的结构体变量。
在这里，packed_struct 包含了 6 个成员：四个 1 位的标识符 f1..f4、一个 4 位的 type 和一个 9 位的 my_int。
让我们来看下面的实例：
实例 1
struct packed_struct {
unsigned int f1 : 1 ; // 1位的位域
unsigned int f2 : 1 ; // 1位的位域
unsigned int f3 : 1 ; // 1位的位域
unsigned int f4 : 1 ; // 1位的位域
unsigned int type : 4 ; // 4位的位域
unsigned int my_int : 9 ; // 9位的位域
} ;
int main ( ) {
struct packed_struct pack ;
pack. f1 = 1 ;
pack. f2 = ;
pack. f3 = 1 ;
pack. f4 = ;
pack. type = 7 ;
pack. my_int = 255 ;
printf ( "f1: %u \n " , pack. f1 ) ;
printf ( "f2: %u \n " , pack. f2 ) ;
printf ( "f3: %u \n " , pack. f3 ) ;
printf ( "f4: %u \n " , pack. f4 ) ;
printf ( "type: %u \n " , pack. type ) ;
printf ( "my_int: %u \n " , pack. my_int ) ;
return ;
}
以上实例定义了一个名为 packed_struct 的结构体，其中包含了多个位域成员。
在 main 函数中，创建了一个 packed_struct 类型的结构体变量 pack，并分别给每个位域成员赋值。
然后使用 printf 语句打印出每个位域成员的值。
输出结果为：
f1: 1 f2: 0 f3: 1 f4: 0 type: 7 my_int: 255
实例 2
当上面的代码被编译时，它会带有警告，当上面的代码被执行时，它会产生下列结果：
Sizeof( Age ) : 4 Age.age : 4 Age.age : 7 Age.age : 0
计算字节数：
实例
struct example1 {
int a : 4 ;
int b : 5 ;
int c : 7 ;
} ;
int main ( ) {
struct example1 ex1 ;
printf ( "Size of example1: %lu bytes \n " , sizeof ( ex1 ) ) ;
return ;
}
以上实例中，example1 结构体包含三个位域成员 a，b 和 c，它们分别占用 4 位、5 位和 7 位。
通过 sizeof 运算符计算出 example1 结构体的字节数，并输出结果：
Size of example1: 4 bytes
对于位域的定义尚有以下几点说明：
-
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 }在这个位域定义中，a 占第一字节的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 从第二字节开始，占用 4 位，c 占用 4 位。
-
位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度，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。
-
位域可以是无名位域，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。
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 位域变量名->位域名
位域允许用各种格式输出。
请看下面的实例：
实例
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。
