Question

我对以下代码如何在内存中的布局感到有些困惑：

struct Thing
{
    union
    {
        unsigned value:24;
        uint8_t bytes[3];
    };
    Thing(int v)
            :value(v)
    {}

    void foo()
    {
        printf("Thing %p value=%d !\n", this, value);
    }

} __attribute__((__packed__));

在Linux上的gcc 3.3,4.3或4.6上（没有我能想到的任何特殊选项 - 在4.6上只有“-Wall -g”），结构的大小总是为4：

$ pahole ./union
struct Thing {
        union {
                unsigned int               value;                /*           4 */
                unsigned char              bytes[3];             /*           3 */
        };
[...]

我们在这里有一些类似的代码，我们有无符号值：结构中有24个，有人添加了联合，并且无意中将结构的大小从3增加到4个字节。如果我尝试将union定义为“packed”，同样的事情会发生 - size仍然是4.这个行为是否符合C ++规范？会有什么解释？

稍后编辑：将“C spec”替换为“C ++ spec”。

Answer 1

您错过了匿名工会的打包属性。考虑这个例子：

#define PACKED __attribute__((__packed__))
struct S1 { unsigned value:24; } PACKED ;
struct S2 { union { char a[3]; unsigned value:24; };  } PACKED ;
struct S3 { union { char a[3]; unsigned value:24; } PACKED ;  };


int main() {
   std::cout << sizeof(S1) << std::endl;
   std::cout << sizeof(S2) << std::endl;
   std::cout << sizeof(S3) << std::endl;
}

输出：

3
4
3

打包属性有点奇怪，我总是尝试测试每个可能的组合以获得正确的结果。

Answer 2

嗯，首先，__attribute__((__packed__))是一个gcc扩展，所以标准没有任何关于可能会或可能不会发生的事情。

但是，通常，允许编译器在位字段之间插入任何适当的填充。特别是，我见过这样的编译器：

 struct
 {
     short a : 8;
     int b : 8;
 }

将b对齐32位边界。

基本上，如果你使用位域，你就是自己的。无法保证字段或填充的顺序。您唯一的保证是位域的大小。

Answer 3

这个问题被标记为C ++，但你提到了C规范。 AFAIK，在这方面C和C ++之间存在差异。在C中，位域只能是整数类型，而C ++允许任何整数类型。

由于位域映射到整数类型，我希望位域的大小始终为1,2或4。

因此，这会给你sizeof 3：

struct Thing
{
    union
    {
        // without 'short' int would be assumed -> 4 bytes
        unsigned short value:15; // -> maps to short -> 2 bytes
        uint8_t bytes[3];        // -> 3 bytes, so the whole union is 3 bytes long
    };
}

使用value:24，它将始终映射到最接近的整数类型，即整数。

联盟内部的位域对齐

3 个答案: