C中位域结合对齐(pragma)的例子及解释

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。

一、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：
        struct 位域结构名
        { 位域列表 };
其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度
例如：
struct bs
{
        int a:8;
        int b:2;
        int c:6;
};
位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如：
struct bs
{
        int a:8;
        int b:2;
        int c:6;
}data;
说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明：
       1. 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节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。
例如：
struct bs
{
        unsigned a:4
        unsigned :0 /*空域*/
        unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/
        unsigned c:4
}
在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。
        2. 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。
        3. 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
};
从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型， 不过其成员是按二进位分配的。

如果结构体中含有位域(bit-field)，那么VC中准则是：
1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof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；
3) 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；

系统会先为结构体成员按照对齐方式分配空间和填塞（padding）,然后对变量进行位域操作。

理解了吗？试着做下面几个例子（VS 2003）。

#pragma pack(1)
struct s4{
 char a:4;
 short b:4;
 short c:4;
 long d;
};

输出S4 sizeof:7

#pragma pack(1)
struct s4{
 char a:4;
 short b:4;
 char c:4;
 long d;
};

输出S4 sizeof:8

#pragma pack(2)
struct s4{
 char a:4;
 short b:4;
 char c:4;
 long d;
};

输出S4 sizeof:10

#pragma pack(2)
struct s4{
 char a:4;
 short b:4;
 short c:4;
 long d;
};

输出S4 sizeof:8

#pragma pack(2)
struct s4{
 char a:4;
 short b:4;
 short c:7;
 long d;
};

输出S4 sizeof:8