位域

声明拥有以位数表示的显式宽度的成员。相邻的位域成员可能被打包，共享和分散到单独的字节。

位域声明是使用下列声明器的结构体或联合体成员声明：

解释

位域可以拥有四种类型之一（可为 const 或 volatile 限定）：

• unsigned int ，对于无符号位域（ unsigned int b:3; 拥有范围 0..7 ）
• signed int ，对于有符号位域（ signed int b:3; 拥有范围 -4..3 ）
• int ，对于拥有实现定义符号性的位域（注意这与其他所有地方都表示“ signed int ”的关键词 int 含义不同）。例如， int b:3; 可能拥有 0..7 或 -4..3 范围的值。
• _Bool ，对于单个位的位域（ bool x:1; 拥有范围 0..1 ），从它和到它的隐式转换遵循布尔转换规则。

可接受额外的实现定义类型。位域是否可以拥有原子类型也是实现定义的。 (C11 起)位域中的位数（ width ）给其所能保有的值域设置限制：

#include <stdio.h>
struct S {
 // 三位无符号位域，允许值为 0..7
 unsigned int b : 3;
};
int main(void)
{
    struct S s = {7};
    ++s.b; // 无符号溢出
    printf("%d\n", s.b); // 输出： 0
}

允许将多个相邻位域打包在一起（通常如此）：

#include <stdio.h>
struct S {
    // 通常将占用 4 字节：
    // 5 位： b1 的值
    // 11 位：未使用
    // 6 位： b2 的值
    // 2 位： b3 的值
    // 8 位：未使用
    unsigned b1 : 5, : 11, b2 : 6, b3 : 2;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n",sizeof(struct S)); // 通常打印 4
}

拥有零 width 的特殊无名位域打破填充：它指定下个位域在始于下个分配单元的起点：

#include <stdio.h>
struct S {
    // 通常将占用 8 字节
    // 5 位： b1 的值
    // 27 位：未使用
    // 6 位： b2 的值
    // 15 位： b3 的值
    // 11 位：未使用
    unsigned b1 : 5;
    unsigned :0; // 开始新的 unsigned int
    unsigned b2 : 6;
    unsigned b3 : 15;
};
int main(void)
{
    printf("%zu\n", sizeof(struct S)); // 通常打印 8
}

因为位域不必在字节的起点开始，故不能取位域的地址。不可能有指向位域的指针。不能对位域使用 sizeof 和 _Alignas (C11 起)。

注意

位域的下列属性未定义：

• 在位域上调用 offsetof 的效果

位域的下列属性未指定：

• 保有位域的分配单元的对齐

位域的下列属性为实现定义：

• int 类型的位域被当做有符号或无符号
• 是否容许异于 int 、 signed int 、 unsigned int 及 _Bool 类型的位域
• 是否容许原子类型的位域
• 位域是否能越过分配单元边界
• 分配单元内位域的顺序（一些平台上位域从左往右打包，其他平台上是从右往左）

尽管 _Bool 的对象表示的位数至少为 CHAR_BIT ， _Bool 类型位域的 width 不能大于 1 。

C++ 编程语言中，位域的宽度能超出底层类型。

引用