C语言位域（位段）

应用场景

有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节，只需要占用一个或几个二进制位即可。例如开关只有通电和断电两种状态，用 0 和 1 表示足以，也就是用一个二进位。

位域实例

结构体定义

struct bs{
    unsigned int m;
    unsigned int n: 4;
    unsigned char ch: 6;
};

m：占用 4 个字节（Byte）的内存；

n：“：”后面的数字限定n占用的位数，不能再根据数据类型计算长度，n占用4位(Bit)内存；

ch：占用6位(Bit)内存。

#include <stdio.h>

int main(){
    struct bs{
        unsigned m;
        unsigned n: 4;
        unsigned char ch: 6;
    } a = { 0xad, 0xE, '$'};
   
 //第一次输出
    printf("%#x, %#x, %c\n", a.m, a.n, a.ch);
    
//更改值后再次输出
    a.m = 0xb8901c;
    a.n = 0x2d;
    a.ch = 'z';
 //第二次输出 
printf("%#x, %#x, %c\n", a.m, a.n, a.ch);

    return 0;
}

运行结果：

0xad, 0xe, $
0xb8901c, 0xd, :

对于 n 和 ch，第一次输出的数据是完整的，第二次输出的数据是残缺的。
第一次输出：n、ch 的值分别是 0xE、0x24（'$' 对应的 ASCII 码为 0x24），换算成二进制是 1110、10 0100，都没有超出限定的位数，能够正常输出。
第二次输出：n、ch 的值变为 0x2d、0x7a（'z' 对应的 ASCII 码为 0x7a），换算成二进制分别是 10 1101、111 1010，都超出了限定的位数。超出部分被直接截去，剩下 1101、11 1010，换算成十六进制为 0xd、0x3a（0x3a 对应的字符是 :）。
 

C语言标准规定

1）位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度。通俗地讲，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。

2）只有有限的几种数据类型可以用于位域。在 ANSI C 中，这几种数据类型是 int、signed int 和 unsigned int（int 默认就是 signed int）；到了 C99，_Bool 也被支持了。

3）编译器在具体实现时都进行了扩展，额外支持了 char、signed char、unsigned char 以及 enum 类型，所以上面的代码虽然不符合C语言标准，但它依然能够被编译器支持。