本文主要是介绍结构体的位域操作，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
位操作的一种方法是按位运算与或非左移右移等，另外一种就是位字段（bit field）。位字段是一个signed int 、unsigned int、bool、char、unsigned char类型变量中的一组相邻的位。位字段通过一个结构体定义来建立，该结构体为每个字段提供标签并确定该字段的宽度。通俗来讲，位段就是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个位段的位数。每个位段都有一个域名，操作这个位段可以操作这个域名（其实就是个长度受限的变量）。
在实际编程中，有时候我们的变量只有0和1两种值，或者值的范围远小于所定义的变量类型，这时采用位字段的方式就可以节省程序运行时的空间大小。除了内存以外，位字段还可以充分利用所有位，例如你可以用一个char型变量的8各位分别来表示8个开关的打开和闭合。例如：
struct button{unsigned char button1:1;unsigned char button2:1;unsigned char button3:1;unsigned char button4:1;unsigned char button5:1;unsigned char button6:1;unsigned char button7:1;unsigned char button8:1;
};如上图 struct button 实际大小为一个字节，比没有采用位字段方式可以节省7个字节。使用时方式和普通结构体的使用方式一致，但是值的范围不能超过你定的位数。且在用内存函数进行拷贝的时候，要很小心内存越界。
位字段可以用在不同的数据类型之间，例如：
typedef struct
{unsigned int a:2;unsigned char b:2;
}event;
上述event大小是4个字节，也就是说，变量a和变量b都共用一个unsigned int类型的大小。(如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式)
对于位字段，还有如下几个说明：
1、一个位于必须存储在同一个字节中，不能跨越数据类型的自然边界，也就是不能一个位域存储在两个数据类型中。如果一个字节所剩的空间不够存放一个位域时，会从下一个字节单元开始存放该位域。当然，我们也可以强制让某个位字段从下一个字节单元开始。例如：
struct event{unsigned char a:5;unsigned char b:6;unsigned char :0;unsigned char d:2;unsigned char :2;unsigned char e:1;
};如上结构体，大小为3。内存使用如下，a占用一个字节，b占用一个字节 ，d和e占用一个字节，共3字节。在说明原因之前，我们先说下：位域可以是无名位域，无名位域就是类似于unsigned char :0 或者unsigned char :2，虽然两者只是0和非0的区别，但是作用确是不同的。如果无名位域的位数为0，那么下一个位域将会被强制从下一个数据单元开始，如果无名位域为非0，则意味着这个无名位域占着空间，但是我们却用不了，就是一个黑洞。这样我们就可以很好地理解上述结构体为3的原因了。
需要另外说明下无名位域位数为0，下一个位域将强制从下一个单元开始。这里的下一个单元指的不是下一个字节，而是必须要跨过一次数据类型的自然边界的。例如：
typedef struct
{unsigned int a:4;unsigned int :0;unsigned int b:4;
}event;上述结构体大小，是8个字节。也就是说变量b要从下一个int类型开始存储。并不是从a的第二个字节开始存储，跨越了一次a的边界。（如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍）
接下来举个综合例子，这个例子来源是：https://blog.csdn.net/Alex123980/article/details/51959367#commentBox
#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;
}上述代码在32位机器上是输出
-16
1
解析：在默认情况下，为了方便对结构体内元素的访问和管理，当结构体内的元素长度都小于处理器的位数的时候，便以结构体里面最长的元素为对其单位，即结构体的长度一定是最长的数据元素的整数倍；如果有结构体内存长度大于处理器位数的元素，那么就以处理器的位数为对齐单元。由于是32位处理器，而且结构体中a和b元素类型均为int（也是4个字节），所以结构体的A占用内存为4个字节。
上例程序中定义了位域结构A，两个个位域为a（占用5位），b（占用3位），所以a和b总共占用了结构A一个字节（低位的一个字节）。
当程序运行到14行时，d内存分配情况：
高位 00110100 00110011 00110001 00110000 低位'4' '3' '1' '0' 其中d.a和d.b占用d低位一个字节（00110000）,d.a : 10000, d.b : 001
d.a内存中二进制表示为10000，由于d.a为有符号的整型变量，输出时要对符号位进行扩展，所以结果为-16（二进制为11111111111111111111111111110000）
d.b内存中二进制表示为001，由于d.b为有符号的整型变量，输出时要对符号位进行扩展，所以结果为1（二进制为00000000000000000000000000000001）
这篇关于结构体的位域操作的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
