幾篇較全面的位域相關的文章：

本文主要對位域相關知識進行了一下梳理，參考如下：

C/C++中以一定區域內的位(bit)為單位來表示的資料成為位域，位域必須指明具體的數目。

位域的作用主要是節省記憶體資源，使資料結構更緊湊。

1. 一個位域必須儲存在同一個位元組中，不能跨兩個位元組，故位域的長度不能大於一個位元組的長度。

如一個位元組所剩空間不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如：

   struct BitField
   {
      unsigned int a:4;  //佔用4個二進位制位;
      unsigned int
 
  :0;  //空位域,自動置0;
      unsigned int b:4;  //佔用4個二進位制位,從下一個儲存單元開始存放;
      unsigned int c:4;  //佔用4個二進位制位;
      unsigned int d:5;  //佔用5個二進位制位,剩餘的4個bit不夠儲存4個bit的資料,從下一個儲存單元開始存放;
      unsigned int  :0;  //空位域,自動置0;
      unsigned int e:4;  //佔用4個二進位制位,從這個儲存單元開始存放;
   };

2. 取地址操作符&不能應用在位域欄位上;

3. 位域欄位不能是類的靜態成員;

4. 位域欄位在記憶體中的位置是按照從低位向高位的順序放置的;

struct BitField
  {
    unsigned char a:2;  //最低位;
    unsigned char b:3;
    unsigned char c:3;  //最高位;
  };
  union Union
  {
    struct BitField bf;
    unsigned int n;
  };
  union Union ubf;
  ubf.n = 0;    //初始化;
  ubf.bf.a = 0; //二進位制為: 000
  ubf.bf.b = 0; //二進位制為: 000
  ubf.bf.c = 1
 
; //二進位制為: 001
  printf("ubf.bf.n = %u\n", ubf.n);

位域中的位域欄位按照從低位向高位順序方式的順序來看,那麼,a、b、c這三個位域欄位在記憶體中的放置情況是:

最高位是c:001,中間位是b:000,最低位是a:000;所以,這個位域結構中的8二進位制內容就是: 00100000,總共8個位,其十進位制格式就是32;

實際上打印出來的ubf.n值就是32;

ubf.n = 100; //二進位制為: 01100100

printf("ubf.bf.a = %d, ubf.bf.b = %d, ubf.bf.c = %d\n", ubf.bf.a, ubf.bf.b, ubf.bf.c);

此時,對於位域ubf.bf來說,其位於欄位仍然按照從低位向高位順序方式的順序放置,則,最高位是c:011,中間位是b:001,最低位是a:00;

所以,ubf.bf.a = 0; ubf.bf.b = 1; ubf.bf.c = 3;

實際上打印出來的結果也的確如此;不夠儲存下一個位域的4位,故設為空位域,不使用,自動置0;e從第四個位元組處開始存放,佔用4位;

5. 位域的對齊

1. 如果相鄰位域欄位的型別相同，且其位寬之和小於型別的sizeof大小，則後面的欄位將緊鄰前一個欄位儲存，直到不能容納為止；

2. 如果相鄰位域欄位的型別相同，但其位寬之和大於型別的sizeof大小，則後面的欄位將從新的儲存單元開始，其偏移量為其型別大小的整數倍；

3.如果相鄰的兩個位域欄位的型別不同,則各個編譯器的具體實現有差異,VC6採取不壓縮方式,GCC和Dev-C++都採用壓縮方式;

4. 整個結構體的總大小為最寬基本型別成員大小的整數倍。

5. 如果位域欄位之間穿插著非位域欄位，則不進行壓縮；（不針對所有的編譯器）

  struct BFA
  {
    unsigned char a:2;
    unsigned char b:3;
    unsigned char c:3;
  };
  struct BFB
  {
    unsigned char a:2;
    unsigned char b:3;
    unsigned char c:3;
    unsigned int  d:4;  //多出來這個位域欄位;
  };

sizeof(BFA)=1, sizeof(BFB)=8;

這也說明了第三點中"相鄰兩個位於欄位型別不相同時,VC6採取不壓縮的方式"

6. 當要把某個成員說明成位域時,其型別只能是int,unsigned int與signed int三者之一(說明:int型別通常代表特定機器中整數的自然長度。short型別通常為16位,long型別通常為32位,int型別可以為16位或32位.各編譯器可以根據硬體特性自主選擇合適的型別長度.見The C Programming Language中文 P32)。

儘管使用位域可以節省記憶體空間,但卻增加了處理時間,在為當訪問各個位域成員時需要把位域從它所在的字中分解出來或反過來把一值壓縮存到位域所在的字位中.

#include <iostream>
 #include <memory.h>
 using namespace std;
 struct A
 {
     int a:5;
     int b:3;
 };
 int main(void)
 {
     char str[100] = "0134324324afsadfsdlfjlsdjfl";
         struct A d;
     memcpy(&d, str, sizeof(A));
     cout << d.a << endl;
     cout << d.b << endl;
     return 0;
 }

在32位x86機器上輸出：

高位 00110100 00110011   00110001    00110000 低位
       '4'       '3'       '1'          '0'  
其中d.a和d.b佔用d低位一個位元組（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001

解析：在預設情況下，為了方便對結構體內元素的訪問和管理，當結構體內的元素長度都小於處理器的位數的時候，便以結構體裡面最長的元素為對其單位，即結構體的長度一定是最長的資料元素的整數倍；如果有結構體記憶體長度大於處理器位數的元素，那麼就以處理器的位數為對齊單元。由於是32位處理器，而且結構體中a和b元素型別均為int（也是4個位元組），所以結構體的A佔用記憶體為4個位元組。

上例程式中定義了位域結構A，兩個個位域為a（佔用5位），b（佔用3位），所以a和b總共佔用了結構A一個位元組（低位的一個位元組）。

當程式執行到14行時，d記憶體分配情況：

 高位 00110100 00110011   00110001    00110000 低位
       '4'       '3'       '1'          '0'  
 其中d.a和d.b佔用d低位一個位元組（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001

 d.a記憶體中二進位制表示為10000，由於d.a為有符號的整型變數，輸出時要對符號位進行擴充套件，所以結果為-16（二進位制為11111111111111111111111111110000）

 d.b記憶體中二進位制表示為001，由於d.b為有符號的整型變數，輸出時要對符號位進行擴充套件，所以結果為1（二進位制為00000000000000000000000000000001）

#include "stdio.h"

void main(int argn ,char *argv)
{
    struct     test {
        unsigned a:10;
        unsigned b:10;
        unsigned c:6;
        unsigned :2;//this two bytes can't use
        unsigned d:4;
        }data,*pData;
    data.a=0x177;
    data.b=0x111;
    data.c=0x7;
    data.d=0x8;
    
    pData=&data;
    printf("data.a=%x data.b= %x data.c=%x data.d=%xn",pData->a,pData->b,pData->c,pData->d);//位域可以使用指標

    printf("sizeof(data)=%dn",sizeof(data));   //4 bytes ，最常用的情況

    struct testLen{
    char a:5;
    char b:5;
    char c:5;
    char d:5;
    char e:5;
    }len;
    
    printf("sizeof(len)=%dn",sizeof(len));     //5bytes 規則2

    struct testLen1{
        char a:5;
        char b:2;
        char d:3;
        char c:2;
        char e:7;
        }len1;
    printf("sizeof(len1) =%dn",sizeof(len1));    //3bytes 規則1

    struct testLen2{
        char a:2;
        char :3;
        char b:7;
        long d:20; //4bytes
        char e:4;
        }len2;
    printf("sizeof(len2)=%dn",sizeof(len2));  //12 規則3，4,5，總長為4的整數倍，2+3 佔1byte，b佔1bye 由於與long對其，2+3+7 佔4位元組，後面 d 與 e進行了優化 佔一個4位元組


    struct testLen3{
        char a:2;
        char :3;
        char b:7;
        long d:30;
        char e:4;
        }len3;
    printf("sizeof(len3)=%dn",sizeof(len3));//12 規則3，4，5，總長為4的整數倍，2+3 佔1byte，b佔1bye 由於與long對其，2+3+7 佔4位元組，後面 d佔一個4位元組，為了保證與long對其e獨佔一個4位元組
}

另：C++標準庫提供了一個bitset 類模板，它可以輔助操縱位的集合。在可能的情況下應儘可能使用它來取代位域。