C 结构位字段中冒号和数字 (:) 的含义是什么？

C 结构中的位域语义：理解 ":"

在 C 结构中，使用冒号后跟数字具有重要意义。这些被称为“位字段”，指定分配给结构内特定字段的位数。

位字段分配

冒号后面的数字 ( :) 表示字段的位宽。例如，考虑以下示例：

<code class="c">struct _USBCHECK_FLAGS
{
    unsigned char   DEVICE_DEFAULT_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_ADDRESS_STATE       : 1;
    unsigned char   DEVICE_CONFIGURATION_STATE : 1;
    unsigned char   DEVICE_INTERFACE_STATE     : 1;
    unsigned char   FOUR_RESERVED_BITS         : 8;
    unsigned char   RESET_BITS                 : 8;
};</code>

这里，DEVICE_DEFAULT_STATE 和所有标记为 :1 的字段各分配一位。 FOUR_RESERVED_BITS 分配 8 位，而 RESET_BITS 分配另外 8 位。

位字段用法

位字段遵循它们表示的整数类型的语义。它们可以用在像常规整型变量这样的表达式中，无论其位宽如何。

例如，如果在上例中 DEVICE_DEFAULT_STATE 设置为 1，则在二进制算术运算期间其值为 1。

默认对齐方式

在 C 结构中，位字段是连续存储的，最低位位于编号最低的字段中。但是，如果位字段定义为 :0，它将强制下一个字段从整数边界开始，从而确保最佳对齐和内存利用率。

示例

考虑以下结构：

<code class="c">struct
{
    int a : 4;
    int b : 13;
    int c : 1;
};</code>

在这种情况下，结构的大小将为 4 个字节，而不是 3 个字节，因为 a 的 4 位自然与整数边界（4 字节）对齐。类似地，c 的单个位将与下一个整数边界对齐，从而产生额外的 3 个字节。

总之，C 结构中的位字段提供了一种表示和操作特定位模式的便捷方法。冒号后面的数字决定了每个字段的位宽度，并且它们在算术运算期间的行为就像常规整数，无论​​其大小如何。

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