位结构体和位域
1. 位域的定义
有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。
位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿，其形式为：
位结构定义的一般形式为:
struct 位结构名{
数据类型 [变量名]: 整型常数; //成员称为“位域”或者“位段”
数据类型 [变量名]: 整型常数;
} 位结构变量;
其中: 数据类型必须是整型(包括字符型)。 整型常数的范围是数据类型的长度, 如定义为short，则范围是1~16，也就是说，当定义一个short类型的成员位段时，它的整形常数取值范围必须在0-16之间，超出范围编译器将报语法错。具体范围如下：
| 类型 | 整形常数范围 |
| char, unsigned char | 1-8 |
| short, unsigned short | 1-16 |
| int, unsigned | 1-32 |
| long, unsigned long | 1-32 |
当然上面的范围值也可以是0，但是作用不同，后面会提到。
例如：
struct webpage{
unsigned char incon: 8; // incon占用低字节的0~7共8位
unsigned char txcolor: 4; // txcolor占用高字节的0~3位共4位
unsigned char bgcolor: 3; // bgcolor占用高字节的4~6位共3位
unsigned char blink: 1; // blink占用高字节的第7位
}ch;
printf("%d\n", sizeof(struct webpage));
输出结果：2。
2. 位域的对齐与计算
上面结构体大小为2，但是，为什么会是2呢？先来了解下，结构体的对齐原则：
1). 若相邻成员变量类型相同，且其位宽之和不大于成员变量类型位宽(在此严重强调，是类型位宽而不是成员变量sizeof，也不是类型的sizeof或者其他什么)大小，则
后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2). 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和不大于成员变量的类型宽度大小，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；
3). 如果相邻的位域字段的类型不同，不同位域字段存放在不同的位域类型字节中(这一条其实会根据编译器的不同而采用不同的规则)。
例如：
struct A
{
char c1:1;
char c2:3;
unsigned short s2:13;
unsigned long i:3;
};
printf(“%d\n”, sizeof(struct A));
我们先分析下，如果遵循上面的对齐原则，结果应该会是多少。
c1, c2符合原则2，类型相同，那么就是 c1占1位，在0上；c2占3位在1~3上，因为后面的unsigned short与c1, c2不是同类型，符合原则3，所以存储在新的字节上。即c1, c2在一个字节上； s2占13位，在0-12上，也因和后面的i不是同类型，所以存储在新字节上，即s2占两个字节。i占3位，在0-2上，占四个字节。
即：1 + 2 + 4 = 7，但实际上，结构体还有个原则要遵守，即：和结构体一样，位结构体也是按照成员的最大长度字节来对齐分配空间的。如顺序读到的位域中最长的那个字节数对齐，如为4字节的long，则按4字节对齐。若最长仅为char，则按char对齐。即依次按读取到的数据类型进行对齐，并计算出最后的sizeof()！所以，这里最大的成员类型是4个字节，结构体的大小会是它的倍数，所以为距7最小4的倍数是8。得出，上面位结构体大小为：8，VC 6.0下输出结果也为8。
但是，在Code::Blocks 10.5中，输出结果却为4。也就是说，它并没有遵循上面的原则3。所以，原则3会和具体的编译环境有关。
如果位域上的整形范围值是0，则下个位域从新的字节开始(即使是同类型的位域)，如：
struct bs
{
unsigned a:4;
unsigned :0; // 空域
unsigned b:4; // 从新字节开始存放
unsigned c:4;
} ;
上面这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从新的字节开始，占用4位，c占用4位。上面位结构体大小为：8
3. 位域的访问
位结构成员的访问与结构成员的访问相同。 例如: 访问下例位结构中的bgcolor成员可写成ch.bgcolor 进行访问:
struct webpage{
unsigned char incon: 8; // incon占用低字节的0~7共8位
unsigned char txcolor: 4; // txcolor占用高字节的0~3位共4位
unsigned char bgcolor: 3; // bgcolor占用高字节的4~6位共3位
unsigned char blink: 1; // blink占用高字节的第7位
}ch;
位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：
struct k
{
int a:1;
int :2; // 该2位不能使用
int b:3;
int c:2;
};
注意:
1. 一个位域必须存储在定义它的一个数据类型内部，不能跨跨该数据类型。如char定义的位域所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。
2.由于位域不允许越过定义它的数据类型，因此位域的长度不能大于定义它的数据类型的长度。
3. 位结构总长度(位数), 是各个位成员定义的位数之和再向最大结构成员对齐。
4. 位结构成员可以与其它结构成员一起使用。
例如:
struct info{
char name[8];
int age;
struct addr address;
float pay;
unsigned char state: 1;
unsigned char pay: 1;
}workers;
上例的结构定义了关于一个工人的信息。其中有两个位结构成员, 每个位结构成员只有一位, 用unsigned char数据类型，因此只占一个字节但保存了两个信息, 该字节中第一位表示工人的状态, 第二位表示工资是否已发放。由此可见使用位结构可以节省存贮空间。
以上参考：http://blog.csdn.net/juliababy/archive/2008/09/14/2873796.aspx，http://www.svn8.com/c/c/2010040928725.html
