C语言结构体——位段概念的讲解

前言

        之前我对结构体内存分配的方式、对默认对齐数的指令修改做了详细的博客讲解，(C语言结构体详解 (2) 结构体内存对齐,默认对齐数，大家有兴趣的话可以去了解了解这方面的知识。

一. 什么是位段？

位段的声明和结构是类似的，有两个不同：

1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。

2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字，每个数字代表了各个成员变量在结构体中所占的内存大小，数字的单位是bit位。

struct D{
    int _a:2;
    int _b:5;
    int _c:10;
    int _d:30;
};

        如上图代码，struct D就是位段类型的结构体，请大家猜一下，这个结构体的大小又占多少字节？

        我们按照字面上的意思来判断，有四个整型变量，每个整型变量所对应的大小分别为2bit，5bit，10bit，30bit位，那么四个成员变量一共占47bit位空间。通过调试代码可知，答案为：

 struct D位段类型的结果为8字节，接下来，我就来给大家分析一下8字节是怎样算出来的。

解析：位段如何开辟？因为结构体中成员变量都是整型，所以位段每一次开辟空间时，都是4字节，4字节的开辟。

           a占2位，b占5位，c占10位，共占17bit位，位段刚开始开辟的内存空间有4字节，32bit位，剩下的空间为15bit位（32-17）。
        15bit位的空间并不能存放下成员d的30bit位，所以还得开辟一次4字节空间，所以结果为8字节。

        结论：在位段存储的过程中，第一次开辟的空间剩余的15Bit位被浪费掉，第二次开辟的空间里，浪费了剩下的2bit位。

          这就是使用位段类型的好处，若是没有位段，四个整型变量就会在结构体中开辟4*4=16字节（128bit位） 的空间，而使用了位段，四个整型变量可以控制内存空间，只占8字节（64bit位）；有人会问了，47bit位，还得要8字节才能存放下。我们要理解：位段只能是在一定程度上节省了空间，它并不能绝对的节省空间，要知足常乐。位段可以严格的控制每个变量所占内存，极大的节省了空间的使用效率，让各变量都能完美明确的分工。

二.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。

举个例子：

struct S
{
 char a:3;
 char b:4;
 char c:5;
 char d:4;
};

int main(){
struct S s = {0};
s.a = 10;
s.b = 12;
s.c = 3;
s.d = 4;

    return 0;

}

好了，以上就为位段的知识点了，大家觉得有用的话，点个一键三连吧