【C语言进阶：自定义类型详解】位段

本节重点内容： 

• 什么是位段
• 位段的内存分配
• 位段的跨平台问题
• 位段的应用

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⚡什么是位段

位段的声明和结构是非常类似的，但是有两个不同：

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。

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

上图代码 A就是一个位段类型。那位段A的大小是多少？我们继续来测试一下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>struct A
{int _a : 2;int _b : 5;int _c : 10;int _d : 30;
};int main()
{printf("%d\n", sizeof(struct A));return 0;
}

代码运行结果如下：

 这可能与大家预期的16有一些差距，那么想要真正理解位段，我们就必须来学习一下位段在内存中的分配规律。

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⚡位段的内存分配

• 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。
• 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。
• 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：#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>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;
}

 在VS环境下s的位段在内存中的分配情况通过调试可得：

 思维图解：

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⚡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。（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。

因此可以小结：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。

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⚡位段的应用

数据传输的格式封装：

要是将数据包的每个部分都用int，甚至是char都造成了非常大的空间浪费。因此这里我们可以通过位段来节省空间，让每个部分都占据尽可能小的空间，从而使整个数据包的大小变小。

将网络想象成一个数据的高速公路，如果数据都较大，即便是一个较小的数据包再快，它也无法越过比它大的在它前的数据包，只能按照顺序一个一个进行传输。如果能够使得数据包能够尽可能地缩小，那么整个网络上单位时间内传输的数据就会更多，速度也会相应的加快，变小意味着变快。

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