1 介绍

有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节，只需要占用一个或几个二进制位即可。例如开关只有通电和断电两种状态，用 0 和 1 表示足以，也就是用一个二进位。正是基于这种考虑，C语言又提供了一种叫做位域的数据结构。这在寄存器操作上用的较多些，如PLC行业modbus通信，位寄存器可能需要5个不需要一个字节。

2 结构体定义示例

typedef struct {
    char name:6;
    char city:2;
} DATA;

:后面的数字用来限定成员变量占用的位数。
C语言标准规定，位域的宽度不能超过它所依附的数据类型的长度。通俗地讲，成员变量都是有类型的，这个类型限制了成员变量的最大长度，:后面的数字不能超过这个长度。

3 支持类型

C语言标准还规定，只有有限的几种数据类型可以用于位域。
在 ANSI C 中，这几种数据类型是 int、signed int 和 unsigned int（int 默认就是 signed int）；
到了 C99，_Bool 也被支持了。
编译器在具体实现时都进行了扩展，额外支持了 char、signed char、unsigned char 以及 enum 类型，所以上面的代码虽然不符合C语言标准，但它依然能够被编译器支持。

4 位域存储

#include <stdio.h>

typedef struct {
    char name:6;
    char city:2;
} DATA;

int main()
{
    DATA data;
    printf("size of data: %ld\n", sizeof (data));
}

上述代码运行结果是1，结构体中位域成员紧邻存储占一个字节。

#include <stdio.h>

typedef struct {
    int name:6;
    int city:12;
    int year:5;
} DATA;

int main(){
    DATA data;
    printf("size of data: %ld\n", sizeof (data));
}

上述代码运行结果是4，结构体中位域成员紧邻存储，共占23bit，之所以为 4，而不是 3，是因为要将内存对齐到 4 个字节，以便提高存取效率。