C 语言位域

在 C 语言中，我们有 union (联合体) 和 struct (结构体) 数据类型，可以用来声明用户自定义的数据类型。结构体的大小取决于其数据成员。但有时，我们并不需要如此大的数据类型，因为它会占用内存，造成内存浪费。

示例 1

输出

说明

在上面的例子中，我们有一个结构体数据类型，它有三个整型数据成员：date（日）、month（月）和 year（年）。这个数据类型将表示出生日期，三个整数会占用 12 字节的内存。但我们并不需要用这么大的内存来存储这些值，因为我们知道日期的最大值是 31，月份的最大值是 12，而年份可以是最大的位数。

所以我们使用位域来节省内存。在位域中，我们可以以位为单位明确地指定数据成员的宽度或范围。

语法

示例 2

输出

说明

在上面的代码中，我们在结构体变量中使用了位域，因为我们知道 day 变量的最大值是 31，可以用 5 个比特位来表示，所以我们强制使用了 5 作为宽度。

同样地，month 部分最大只需要 12 个值，所以我们可以用最多 4 个比特位来表示（4 个比特位最大可以表示的值是 15）。

对于 year，我们使用了 12 个比特位作为其宽度。

然后我们计算了整个结构体变量所占用的内存，得到的结果是 4 字节，而最初是 12 字节。所以，借助位域，我们节省了 8 字节的内存。

注意：如果我们给一个数据成员指定的宽度超过了其类型的实际范围，那么将会产生编译错误。

示例 3

输出

说明

在上面的代码中，我们有一个字符数据类型，通常占用 1 字节或 8 个比特位。但在位域部分，我们给了它 12 个比特位的宽度，这超出了它的范围，将会导致编译错误。

注意：我们不能在数组中使用位域的概念。

示例 4

输出

说明

在上面的例子中，我们有一个整型数组作为结构体的数据成员，并对其应用了位域，因此我们得到了编译错误。

注意：我们可以使用宽度为 0 的无名数据成员来实现内存对齐，将后续的数据成员分配到下一个内存边界之后。

示例 5

输出

说明

在上面的代码中，我们有一个字符成员，然后是一个宽度为 0 的无名整型成员。因此，我们会跳过到下一个4字节对齐的地址，然后下一个字符数据成员将占用那里的内存。

注意：如果我们使用位域，就无法获取数据成员的地址。

示例 6

输出

说明

如果我们试图获取位域数据成员的地址，就会得到一个错误。