Bit fields

以位为单位声明一个明确宽度的成员。相邻的位字段成员可以打包以共享和跨越单个字节。

位字段声明是使用以下声明的结构或联合成员声明：

identifier(optional) : width	?	?

标识符	-	正在声明的位字段的名称。该名称是可选的：无名称位域引入了指定的填充位数
宽度	-	一个整数常量表达式，其值大于或等于零且小于或等于基础类型中的位数。当大于零时，这是该位字段将占用的位数。值零只能用于无名的位域，具有特殊含义：它指定类定义中的下一个位域将从分配单元的边界开始。

说明

位域只能有四种类型之一（可能是 const 或 volatile 限定的）：

unsigned int，对于无符号位域（unsigned int b:3;有范围0..7）
signed int，对于有符号位域（signed int b:3;有范围-4..3）
int，对于具有实现定义的签名的位字段（请注意，这与int其他地方的关键字的含义不同，它表示“signed int”）。例如，int b:3;可能有值的范围0..7或-4..3。
_Bool，用于单位位域（bool x:1;具有范围0..1和隐式转换，它遵循布尔转换规则。

额外的实现定义类型可能是可以接受的。它也是实现定义是否一个位域可能有原子类型。（自 C11开始）位域（宽度）中的位数将限制设置为可容纳的值范围：

#include <stdio.h>
struct S {
 // three-bit unsigned field,
 // allowed values are 0...7
 unsigned int b : 3;
};
int main(void)
{
    struct S s = {7};
    ++s.b; // unsigned overflow
    printf("%d\n", s.b); // output: 0
}

允许多个相邻位字段（通常是）打包在一起：

#include <stdio.h>
struct S {
    // will usually occupy 4 bytes:
    // 5 bits: value of b1
    // 11 bits: unused
    // 6 bits: value of b2
    // 2 bits: value of b3
    // 8 bits: unused
    unsigned b1 : 5, : 11, b2 : 6, b3 : 2;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n",sizeof(struct S)); // usually prints 4
}

宽度为零的特殊未命名位字段分隔填充：它指定下一个位字段从下一个分配单元的开始处开始：

#include <stdio.h>
struct S {
    // will usually occupy 8 bytes:
    // 5 bits: value of b1
    // 27 bits: unused
    // 6 bits: value of b2
    // 15 bits: value of b3
    // 11 bits: unused
    unsigned b1 : 5;
    unsigned :0; // start a new unsigned int
    unsigned b2 : 6;
    unsigned b3 : 15;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n", sizeof(struct S)); // usually prints 8
}

由于位字段不一定在字节的开始处开始，所以不能采用位字段的地址。指向位字段是不可能的。位字段不能与 sizeof 和 alignas 一起使用（自 C11开始）。

注意

位字段的以下属性未定义：

调用offsetof位域的效果

位字段的以下属性未指定：

保存位域的分配单元的对齐

位域的以下属性是实现定义的：

类型的位字段是否int被视为有符号或无符号
是否允许 int，signed int，unsigned int和_Bool 以外的类型
原子类型是否被允许
位域是否可以跨越分配单位边界
分配单元中的位字段的顺序（在某些平台上，位字段从左到右打包，其他从右到左）

即使对象表示中的位数_Bool至少CHAR_BIT为_Bool1 ，类型的位字段的宽度也不能大于1。

在 C ++编程语言中，位域的宽度可以超过基础类型的宽度。

参考

C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):
- 6.7.2.1 Structure and union specifiers
C99 standard (ISO/IEC 9899:1999):
- 6.7.2.1 Structure and union specifiers
C89/C90 standard (ISO/IEC 9899:1990):
- 3.5.2.1 Structure and union specifiers

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最后更新于：2018-09-28