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一、C语言位域是什么？
二、位域详解
定义格式：
1. 数据类型排序改变，位域长度不变
2. 数据类型排序不变，位域长度改变
3.根据以上代码的验证可以得出以下计算位域结构体数据的方法:
三.位域的结构体数据如何进行printf打印 ?
四、位域
五、网络数据包
总结
一、C语言位域是什么？
有时候，信息存储的时候，并不需要一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位就能满足需求。例如存放一个bool类型的变量，只需要true或者false即可，这种情况下，只需要0或者1一位二进制位即可。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。
二、位域详解
定义格式：
struct 位域结构名
{
类型 位域名：位域长度
}; 其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度
例如：
1. 数据类型排序改变，位域长度不变
- （排序情况： int,int,char）
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 1; // 取1位
int VariableTwo: 4; // 取4位
char VariableThree:2; // 取2位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 8
- （排序情况： int,char,int）
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 1; // 取1位
char VariableThree:2; // 取2位
int VariableTwo: 4; // 取4位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 12
- （排序情况： char,int,int）
typedef struct struct_threshold_test
{
char VariableThree:2; // 取2位
int VariableOne: 1; // 取1位
int VariableTwo: 4; // 取4位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 8
2. 数据类型排序不变，位域长度改变
- （位域长度依次为: 1, 4, 2）
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 1; // 取1位
int VariableTwo: 4; // 取4位
char VariableThree:2; // 取2位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 8
- （位域长度依次为: 16, 16, 8）
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 16; // 取16位
int VariableTwo: 16; // 取16位
char VariableThree:8; // 取8位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 8
- （位域长度依次为: 16, 17, 8）
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 16; // 取16位
int VariableTwo: 17; // 取17位
char VariableThree:8; // 取8位
}threshold_struct;
打印情况:
The struct "threshold_test" size = 12
3.根据以上代码的验证可以得出以下计算位域结构体数据的方法:
（1）第一步,根据结构体数据里面所有的基本数据类型中占用存储空间最大的基本数据类型作字节对齐。
（2）第二步,如果相邻的基本数据类型一致,则查看两者的位域长度之和是否大于此数据类型的存储空间,大于则两者之和的大小为两个此类型的存储空间；小于等于则两者之和的大 小为单个此类型的存储空间。
如果相邻的数据类型不一致,则以占用存储空间最大的基本数据类型作字节对齐。
（3）第三步， 根据第一、二步计算总大小。
三.位域的结构体数据如何进行printf打印 ?
- 首先,我们来看一下以下代码的打印值
typedef struct struct_threshold_test
{
int VariableOne: 1; // 取1位
int VariableTwo: 4; // 取4位
char VariableThree:2; // 取2位
}threshold_struct;
int main()
{
/**1. 声明一个位域结构体threshold_test*/
threshold_struct threshold_test;
/** 2. 赋值*/
threshold_test.VariableOne = 1; // 二进制表示 1
threshold_test.VariableTwo = 15; // 二进制表示 1111
threshold_test.VariableThree = 2; // 二进制表示 10
/** 3. 打印值*/
printf("threshold_test.VariableOne = %d\n",threshold_test.VariableOne);
printf("threshold_test.VariableTwo = %d\n",threshold_test.VariableTwo);
printf("threshold_test.VariableThree = %d\n",threshold_test.VariableThree);
return 0;
}
//打印情况:
threshold_test.VariableOne = -1
threshold_test.VariableTwo = -1
threshold_test.VariableThree = -2
奇怪,为什么我的打印不是 1,15,2呢？怎么会是 -1, -1, -2呢？ 明明 1的二进制就是一个bit(1), 15的二进制是4个bit(1000), 2的二进制是 2个bit( 10). 怎么%d打印的跟我设置的
变量不同呢？？？
其实原因在于，在有符号的基本数据类型定义的变量中,需要有一个bit来保存正负的标志, 要想打印正常,只需要将上述变量的位域长度增加1，即可正常打印。
当然啦，也可以将变量定义为无符号类型，就不需要增加1个位也可以进行正常打印，如下：
typedef struct struct_threshold_test
{
unsigned int VariableOne: 1; //
unsigned int VariableTwo: 4; //
unsigned char VariableThree:2; //
}threshold_struct;
int main()
{
/**1. 声明一个位域结构体threshold_test*/
threshold_struct threshold_test;
/** 2. 赋值*/
threshold_test.VariableOne = 1; // 二进制表示 1
threshold_test.VariableTwo = 15; // 二进制表示 1111
threshold_test.VariableThree = 2; // 二进制表示 10
/** 3. 打印值*/
printf("threshold_test.VariableOne = %d\n",threshold_test.VariableOne);
printf("threshold_test.VariableTwo = %d\n",threshold_test.VariableTwo);
printf("threshold_test.VariableThree = %d\n",threshold_test.VariableThree);
return 0;
}
//打印情况:
threshold_test.VariableOne = 1
threshold_test.VariableTwo = 15
threshold_test.VariableThree = 2
四、位域
位域的定义有以下几点说明：
1. 一个位域需存储在同一个单元中，不能跨两个单元，如果一个单元剩余空间不够存放另一位域时，需从下一单元起存放该位 域。也可以使某位域从下一单元开始。
例如：
typedef struct _net_pro_cdu
{
unsigned char acs:4
unsigned char :0
unsigned char ace:4
unsigned char dve:4
} Ncdu;这个位域定义中，acs占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，ace从第二字节开始，占用4位，dve占用4位。
2. 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：
typedef struct _can_pro_ndu
{
unsigned int a:1
unsigned int :2
unsigned int b:3
unsigned int c:2
} ndu; 可以看出，位域其实就是一种结构类型， 只不过成员占用空间大小是按Bit分配的。
简言之，这是位域操作的表示方法，位域名后面“：1”的表示结构体变量的大小占所定义类型的1 bit，“：2”占2 bit，依次类推。但是大小不能超过所定义类型包含的总bit数。
一个Bytes(字节)是8 Bit(bit)。你的结构体中定义的类型是u_char，一个字节，共8bit，最大就不能超过8。
32位机下，
short是2字节，16Bit，最大就不能超过16。
int是4字节，32Bit，最大就不能超过32。
依次类推。
五、网络数据包
上图是网络数据包的定义，如果我们要定义这个数据包，可以如下定义方式：
typedef struct _net_pro_union {
unsigned char cvs;
unsigned char code:4;
unsigned char dis:2;
unsigned char div:2;
unsigned char res:6;
unsigned char acs:1;
unsigned char ace:1;
unsigned char pdc;
} NDU;测试结构体占用空间：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct _net_pro_union {
unsigned char cvs;
unsigned char code:4;
unsigned char dis:2;
unsigned char div:2;
unsigned char res:6;
unsigned char acs:1;
unsigned char ace:1;
unsigned char pdc;
} NDU;
int main()
{
NDU ndu;
unsigned int size = sizeof(ndu);
printf("size = %u\n", size);
}在64位机上测试该结构体大小，经测试，占用空间：
为4字节。
总结
这种定义方式，极大的节省了空间，应用场景多为网络数据包格式定义，我们在收包解包的时候使用比较多。
