位段(bit-field)是以位為單位來定義結構體(或聯合體)中的成員變量所占的空間。含有位段的結構體(聯合體)稱為位段結構。采用位段結構既能夠節省空間，又方便於操作。
位段的定義格式為:
type [var]: digits
其中type只能為int，unsigned int，signed int三種類型(int型能不能表示負數視編譯器而定，比如VC中int就默認是signed int，能夠表示負數)。位段名稱var是可選參數，即可以省略。digits表示該位段所占的二進制位數。
那麼定義一個位段結構可以像下面這段代碼去定義：
struct node
{
unsigned int a:4; //位段a，占4位
unsigned int :0; //無名位段，占0位
unsigned int b:4; //位段b，占4位
int c:32; //位段c，占32位
int :6; //無名位段，占6位
};
一.位段的使用
使用位段需注意一下幾點:
1)位段的類型只能是int，unsigned int，signed int三種類型，不能是char型或者浮點型；
2)位段占的二進制位數不能超過該基本類型所能表示的最大位數，比如在VC中int是占4個字節，那麼最多只能是32位；
3)無名位段不能被訪問，但是會占據空間；
4)不能對位段進行取地址操作；
5)若位段占的二進制位數為0，則這個位段必須是無名位段，下一個位段從下一個位段存儲單元(這裡的位段存儲單元經測試在VC環境下是4個字節)開始存放；
6)若位段出現在表達式中，則會自動進行整型升級，自動轉換為int型或者unsigned int。
7)對位段賦值時，最好不要超過位段所能表示的最大范圍，否則可能會造成意想不到的結果。
8)位段不能出現數組的形式。
二.位段結構在內存中的存儲方式
對於位段結構，編譯器會自動進行存儲空間的優化，主要有這幾條原則:
1)如果一個位段存儲單元能夠存儲得下位段結構中的所有成員，那麼位段結構中的所有成員只能放在一個位段存儲單元中，不能放在兩個位段存儲單元中；如果一個位段存儲單元不能容納下位段結構中的所有成員，那麼從剩余的位段從下一個位段存儲單元開始存放。(在VC中位段存儲單元的大小是4字節).
2)如果一個位段結構中只有一個占有0位的無名位段，則只占1或0字節的空間(C語言中是占0字節，而C++中占1字節)；否則其他任何情況下，一個位段結構所占的空間至少是一個位段存儲單元的大小；
測試程序：
/*測試位段201110.12*/
#include<iostream>
using namespace std;
typedef struct node
{
unsigned int a:1; //存在一個非0位的位段，則至少占4Byte
}S;
typedef struct node1 //在C++中占1字節的空間 ，在C中占0字節
{
unsigned int :0;
}S1;
typedef struct node2
{
unsigned int a:1;
unsigned int :0; //下一個位段放在一個新的位段存儲單元 ，所以占4+4=8Byte
unsigned c:32;
}S2;
typedef struct node3
{
unsigned int a:4;
unsigned int :0;
int :6; //這個位段放在一個新的位段存儲單元
unsigned c:32; //由於6+32>32，所位段c也放在一個新的位段存儲單元，所以占4+4+4=12Byte
}S3;
typedef struct node4
{
unsigned int a:1;
char b; //在一個位段存儲單元中能夠存下所有的成員，所以占4Byte
int c:1;
int d:2;
unsigned int e:2;
}S4;
int main(int argc, char *argv[])
{
S4 s4;
s4.a=1;
s4.c=1;
s4.d=2;
s4.e=3;
printf("%d %d %d %d\n",s4.a,s4.c,s4.d,s4.e);
printf("%d %d %d %d %d\n",sizeof(S),sizeof(S1),sizeof(S2),sizeof(S3),sizeof(S4));
return 0;
}
執行結果為:
1 -1 -2 3
4 1 8 12 4
請按任意鍵繼續. . .
當打印s4的各個位段時，打印的結果與賦的初始值不同。
由於c只占1位，那麼沒有數據位，此時進行符號擴展直接在高位添加1，所以打印的結果為-1；
由於d占2位，那麼當將2賦給d時，內存中存儲的內容為10，此時進行符號擴展，高位補1，則為0XFF FF FF FE，那麼其真值則為-2.
作者 海 子
