二：位段

2.1：什么是位段？

位段（bit-field）以位为单位来定义结构体（或联合体）中的成员变量所占的空间。含有位段的结构体（联合体）称为位段结构。采用位段结构既能够节省空间，又方便于操作。

位段的声明和结构体十分相似，但同时有两个不同点：

位段的成员必须是int、unsigned int、signed int等整型家族的类型。（大部分平台也支持char类型。一个位段的所有成员类型一般都是相同的）

位段的成员名后边有一个冒号和一个数字（该成员所占内存空间大小，单位为 bit位）。

#include<stdio.h>
struct test
{
  int _a : 2;
    //成员 a 只占用 2 个比特位
  signed int _b : 5;
    //成员 b 只占用 5 个比特位
  unsigned int _c : 10;
    //成员 c 只占用 10 个比特位
  char _d : 4;
    //成员 d 只占用 4 个比特位
};
int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(struct test));
  return 0;
}

采用位段结构的好处是能够节省大量的空间，通过有条件地（根据实际使用需求）限制每个变量所占内存空间的大小，从而减少了整体结构的空间占用.

2.2：位段的内存分配

首先我们需要知道，位段中的"位"指的是二进制位。int _a : 2; 表示给 _a 变量分配2个bit位（）；int _b : 5; 表示给 _b 变量分配5个bit位，以此类推：给== _c== 变量分配10个bit位，给 _d 变量分配30个bit位。

 结构体能干什么位段就能干什么，位段只是比结构体更节省空间而已。

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。

int 的位段的内存分配是逐4字节（一个 int 类型的大小）进行分配的。

当字节内空间不足以放下下一个成员变量时，剩余的空间不再使用，而是再从内存中申请一个字节的空间继续分配。

struct A的位段成员都是int型，所以会按照4个字节来开辟空间，首先开辟第一个4字节的空间（32bit），_a占用其中的两个bit位，_b占用里面的五个bit位，_c占用里面的十个bit位，此时，第一次开辟的4个字节（32bit）只剩下15bit了，而_d需要30bit，因此空间不够，需要再开辟第二个4字节空间（32bit），所以struct A这个类型的大小就是8个字节（64个bit位）。

2.3：验证vs2019上位段的内存分配和使用

2.4：位段的跨平台问题

我们上面说过，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，并且在未来位段结构的使用过程中，我们一定要提前仔细地研究好位段在不同编译器下使用时，究竟是如何进行内存分配的，再结合我们的实际需求实现跨平台使用。

而在位段进行跨平台使用时，我们通常需要注意以下四个关键点：

int位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的

位段中最大位的数目不能确定。（比如 int 型在16位机器中最大只有16bit，在32和64位机器上最大有64bit）

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

当一个结构体包含两个位段，第二个位段成员比较大，无法容纳于第一个位段剩余的 bit 位时，是舍弃剩余的位还是利用，这也是不确定的

总结：

跟结构相比，位段可以达到跟结构相同的效果，并且可以更好的利用空间，但同时存在着跨平台问题

2.5：位段的应用

位段会被应用在网络数据传输中，它可以有效缓解网络“拥堵”。

总结：

今天，我们从结构体的一般声明开始，了解了一种特殊的声明（匿名结构体），学习了结构体变量的定义和初始化，探究了结构体的内存对齐，并介绍了修改默认对齐数方法，最后介绍了一种特殊的结构体——位段，它的最大优点是比普通的结构体更加节省空间。

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