C语言 - 位段

位段

• 什么是位段？
  C语言允许在一个结构体中以比特位（bit）为单位来指定其成员所占内存长度
  这种以位为单位的成员称为位段。利用位段能够用较少的位数存储数据。

例题：

• 上面的 _a : 2 意思是占 2 个bit位
  _b : 5 意思是占 5 个bit位
  _c : 10 意思是占 10 个bit位
  _d : 30 意思是占 30 个bit位

• 复习一下知识：
  8 bit = 1 字节
  4 字节 = 一个整形（int)

上面所有成员加起来也就是 47 bit，大概就是 二个整形的大小
那答案为什么是 8 ？
那么上面的例题中的结构体中位段是怎么分配空间的呢？

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。
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
4. 位段占的二进制位数不能超过该基本类型所能表示的最大位数
   即位段不能跨字节存储。例如:int是占4个字节，那么最多只能是32 bit位,不能超过它

例题：

struct S
{
    
 char a:3;
 char b:4;
 char c:5;
 char d:4;
};
int main()
{
    
	struct S n = {
     0 };
	n.a = 10;
	n.b = 12;
	n.c = 3;
	n.d = 4;
	return 0;
}

图解：
这是在 vs 2022编译器测试数据

• 之前说过位段的空间上是按照4个字节（ int ）或者1个字节（ char ）的方式来开辟的
  所以一次是开辟 4个int 类型的空间
• 位段在一个字节内部的数据是先使用低地址在使用高地址，从右向左使用（char 类型）
  如果是 int 类型，是一个整形从右向左
• 当一块空间里剩余的空间不够下一个成员使用时，会浪费掉
• 在位段中不给其起名字，无法访问该位段，但是计算大小是仍占空间
• 不可对位段进行 &取地址 操作

位段的跨平台问题

1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定
   例如：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。
3. 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。
4. 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：跟结构相比，位段可以达到同样的效果，但是可以很好的节省空间，但是有跨平台的问题存在