目录 什么是位域位域的定义位域的使用使用位域的注意点（重要）实际应用
什么是位域
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bit。例如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用 1 bit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制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。
典型的应用场景：
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。结构体中部分成员可能的赋值较小只需要用到1位或几位，可以把这类成员凑到一起减少整个结构体占用的空间。可巧妙用于位操作 位域的定义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 ;其中 type ：类型说明符； member_name： 位域名； width ：位域长度；
例如：
struct TESTA{char a:3;char b:5;char c:4;char d:4;};char 类型变量大小为一个字节（八位）， 取值范围为(-128, 127)。在上述位域的定义中，
a 只取三位，取值范围为(-4, 3)。如果 a 为无符号型（ unsigned char）， 则取值范围为(0, 7)。
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
或
位域变量指针名->位域名
位域允许用各种格式输出。
示例：
int main(){ struct bs{ unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; } bit,*pbit; bit.a=1; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ bit.b=7; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ bit.c=15; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ printf("%d,%d,%dn",bit.a,bit.b,bit.c); /* 以整型量格式输出三个域的内容 */ pbit=&bit; /* 把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit */ pbit->a=0; /* 用指针方式给位域 a 重新赋值，赋为 0 */ pbit->b&=3; /* 使用了复合的位运算符 "&="，相当于：pbit->b=pbit->b&3，位域 b 中原有值为 7，与 3 作按位与运算的结果为 3（111&011=011，十进制值为 3） */ pbit->c|=1; /* 使用了复合位运算符"|="，相当于：pbit->c=pbit->c|1，其结果为 15 */ printf("%d,%d,%dn",pbit->a,pbit->b,pbit->c); /* 用指针方式输出了这三个域的值 */}结果：
1、位域成员必须声明为整型int、unsigned int或signed int类型，或是char，unsigned char，但不能是浮点型包括float，double
在ANSI C 中，这几种数据类型是signed int和unsigned int；到了C99、C11新增了_Bool 的位字段。支持char一般是由于编译器扩充的。
2、位域的长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。
例如：
这里就会报错。
3、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（没有名称当然没法访问）。例如：
struct k{ int a:1; int :2; /* 该 2 位不能使用 */ int b:3; int c:2;};4、当无名位域且长度度为0时，表示下一个变量从下一段地址开始存储。（下一段地址的具体位置还得根据结构体的内存对齐原则）
示例：
结果：
上述例程中，位域a独占一个字节，b和c共占一个字节。
b直接从下一个字节地址开始存储了。
5、不能使用位域的地址，如：
struct k { char a : 2; char : 0; char b : 2; char c : 2;};struct k test;printf("&test.a=%pn",&test.a);//报错 不能使用位域的地址6、当结构体位域成员超出了限定的位数，将发生上溢（溢出中的一种）。
#include <stdio.h>struct{unsigned int age : 3;} Age;int main(){unsigned int* ptr = &Age;Age.age = 4;printf("Sizeof( Age ) : %dn", sizeof(Age));printf("Age.age : %dn", Age.age);Age.age = 7;printf("Age.age : %dn", Age.age);Age.age = 8; // 二进制表示为 1000 有四位，超出了定义的3位长度printf("Age.age : %dn", Age.age);printf("*p=%xn", *ptr);return 0;}结果：
注意，从最后的*p=0可以看出，溢出没有导致其他位发现改变，否则这里就会等于8了。
7、位域可以和正常的结构体成员写到一起。如：
struct{unsigned int age1 : 3;unsigned int age2 : 3;unsigned int age3;unsigned int age4 : 3;} Age;8、一个位域存储在N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。即不能跨字节存储位域。
举例：
sizeof(struct pack) = 8
一个unsigned int是4字节，a占了12位，还剩20字节，b需要24位，已经不够了，又不能跨字节，因此b只能存在下一个unsigned int。
程序验证：
结果：
由上面的测试可以验证，a和b之间的确有空的区域，即结果中的00000部分；
9、整个结构体空间占用大小
含位域的结构体占用存储大小规则大致如下：
第1,2点规则实际就是上面第8点所说的注意项问题，参考上文的示例即可。
第3点相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异举例：
在Visual Studio 2019上运行结果：
在Linux上GCC编译运行结果：
4
(gcc version:4.8.2)
第四点如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩，指的是非位域字段不压缩
#include <stdio.h>struct test {char a : 2;char b : 3;int d ;int c : 1;};int main(void){printf("%dn", sizeof(struct test));return 0;}如上述示例程序struct test的d就是插在位域中的非位域字段，它的类型是int，所以d占4个字节，a和b共占4个字节，c单独占4个字节，因此sizeof(struct test) = 12
对于有位域的结构体占用存储大小的问题，做一个精简的方法总结：
带有’位域’的结构体并不是按照每个域对齐的，而是将一些位域 成员’捆绑’在一起做对齐的。"捆绑"还需注意跨字节问题，不能跨字节存储位域。位域捆绑后，按照普通结构体占用大小的规则计算即可。
示例：
#include <stdio.h>union STATE{struct BITDATA{int D0 : 1;int D1 : 1;int D2 : 1;int D3 : 1;int D4 : 1;int D5 : 1;int D6 : 1;int D7 : 1;}BIT;int value;};int main(void){int a = 0xFF;union STATE* sta;sta = &a;printf("sta.value=%02Xn",sta->value);printf("sizeof=%dn", sizeof(sta->value));sta->BIT.D0 = 0;//给第一个位赋值printf("sta.value=%Xn", sta->value);printf("a=%Xn", a);return 0;}上述例程，使用union和位域实现对变量的某一bit位进行操作；该方式可用于计算机操作底层硬件寄存器。
结果：
参考：
https://blog.51cto.com/u_15244533/2845234
https://blog.51cto.com/u_14207158/2352294
https://blog.51cto.com/u_9233403/2121352
https://www.runoob.com/cprogramming/c-bit-fields.html
https://blog.csdn.net/sty124578/article/details/79456405