位段的讲解与计算

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什么是位段

位段的声明和结构体是类似的，但有两个不同之处：

1.位段的成员必须是int、unsigned int、signed int或char（属于整型家族）类型

2.位段的成员名后面有一个冒号和一个数字

举个例子：

struct A

{

 int _a:2;

 int _b:5;

 int _c:10;

 int _d:30;

};

1

2

3

4

5

6

7

这里的A就是一个位段类型。

那么位段类型中的成员的冒号后的数字代表什么意思呢？

其实冒号后面的数字代表该成员需要用的bit位的位数；所以该数字不能超过该成员的变量类型大小。

如下位段的错误定义:

struct B

{

  int _x:33;//error 因为int型大小为4字节即32个bit,33超过了32

  char _y:9;//error char型大小为1字节即8bit（同上）

}

1

2

3

4

5

知道了位段是是什么，那么如何计算位段的大小呢？是否就是将位段中的每个成员的大小相加？

位段的内存分配

1. 位段的成员可以是 int、unsigned int、signed int 或者是 char （属于整形家族）类型。

2. 位段的空间上是按照需要以4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的。

若成员为int型，则以4个字节的方式开辟，若成员为char型，则以1字节的方式开辟。

3. 位段涉及很多不确定因素，位段是不跨平台的，注重可移植的程序应该避免使用位段。

struct S

{

 char a:3;

 char b:4;

 char c:5;

 char d:4;

};

struct S s = {0};

 s.a:10;

 s.b:12;

 s.c:3;

 s.d:4;

分配方式：

1.因为位段中的成员类型为char型，所以空间上是按照1个字节来开辟的，而位段 S 类型中第一个成员定义的大小为 3 bit, 在赋值时将 a 赋值为10,10的二进制序列为：01010 (后几位)，受定义大小的限制，需舍弃一部分序列再存入内存中，所以最终存入内存中的序列为：010，且规定在分配的内存中是从后向前放入序列（如上图蓝色方框）。

2.当成员 a 放入内存中后，第一个字节还剩下5个bit位，而第二个成员占4个bit位，所以剩下的内存能够放下成员 b,放入方式同理，仍为从后向前放入（如上红色方框）。

3.当第一个字节放入成员 a 和 b 后，还剩下1个bit位，很显然不够第三个成员 c 放入，所以再次开辟1个字节的空间，然后再按照以上成员放入的方式依次放入，最终整个位段所占的内存就为3个字节大小。

结果如下：

int main()

{

 struct S s = {0};

 s.a:10;

 s.b:12;

 s.c:3;

 s.d:4;

 printf("%d\n",sizeof(s));//3

}

位段跨平台问题

int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。

位段中最大位的数目不能确定。（16位机器最大16，32位机器最大32，写成27，在16位机器会出问题。

位段中的成员在内存中从左向右分配，还是从右向左分配标准尚未定义。

当一个结构包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的位时，是舍弃剩余的位还是利用，这是不确定的。

总结：

跟结构体相比，位段可以达到同样的效果，优点在于可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在。

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