Question

为了澄清我的问题，让我们从一个示例程序开始：

#include <stdio.h>

#pragma pack(push,1)
struct cc {
    unsigned int a   :  3;  
    unsigned int b   : 16;
    unsigned int c   :  1;
    unsigned int d   :  1;
    unsigned int e   :  1;
    unsigned int f   :  1;
    unsigned int g   :  1;
    unsigned int h   :  1;
    unsigned int i   :  6;  
    unsigned int j   :  6;  
    unsigned int k   :  4;  
    unsigned int l   : 15;
};
#pragma pack(pop)

struct cc c;

int main(int argc, char **argv)

{   printf("%d\n",sizeof(c));
}

输出为“8”，这意味着我要打包的56位（7字节）被打包成8个字节，似乎浪费了整个字节。想知道编译器如何在内存中放置这些位，我尝试将特定值写入&c，例如：

int main（int argc，char ** argv）

{
unsigned long long int* pint = &c;
*pint = 0xFFFFFFFF;
printf("c.a = %d", c.a);
...
printf("c.l = %d", c.l);
}

可以预见，在使用Visual Studio 2010的x86_64上，会发生以下情况：

*pint = 0x00000000 000000FF :

c[0].a = 7
c[0].b = 1
c[0].c = 1
c[0].d = 1
c[0].e = 1
c[0].f = 1
c[0].g = 0
c[0].h = 0
c[0].i = 0
c[0].j = 0
c[0].k = 0
c[0].l = 0

*pint = 0x00000000 0000FF00 :

c[0].a = 0
c[0].b = 0
c[0].c = 0
c[0].d = 0
c[0].e = 0
c[0].f = 0
c[0].g = 1
c[0].h = 127
c[0].i = 0
c[0].j = 0
c[0].k = 0
c[0].l = 0


*pint = 0x00000000 00FF0000 :

c[0].a = 0
c[0].b = 0
c[0].c = 0
c[0].d = 0
c[0].e = 0
c[0].f = 0
c[0].g = 0
c[0].h = 32640
c[0].i = 0
c[0].j = 0
c[0].k = 0
c[0].l = 0

等

暂时忘记可移植性并假设您关心一个CPU，一个编译器和一个运行时环境。为什么VC ++不能将这个结构打包成7个字节？这是一个字长的事吗？ #pragma pack上的MSDN docs表示“成员的对齐位于边界上，该边界是n [我的情况下为1]的倍数或成员大小的倍数，以较小者为准“。任何人都可以告诉我为什么我得到的尺码是8而不是7？

Answer 1

MSVC ++始终至少分配一个与您用于比特字段的类型相对应的内存单元。您使用了unsigned int，这意味着最初分配了unsigned int，并且在第一个用尽时分配了另一个unsigned int。没有办法强制MSVC ++修剪第二个unsigned int的未使用部分。

基本上，MSVC ++会将您的unsigned int解释为表达整个结构的对齐要求的方式。

为您的位字段（unsigned short和unsigned char）使用较小的类型并重新组合位字段，以便它们完全填充已分配的单元 - 这样您就可以将事物打包紧密尽可能。

Answer 2

位域存储在您定义的类型中。由于您使用的是unsigned int，并且它不适合单个unsigned int，因此编译器必须使用第二个整数并将最后24位存储在最后一个整数中。

Answer 3

你使用unsigned int，在这种情况下恰好是32位。 unsigned int的下一个边界（以适合位域）是64位=＆gt; 8字节。

Answer 4

pst是对的。成员在1字节边界上对齐（或更小，因为它是位域）。整体结构的大小为8，并在8字节边界上对齐。这符合标准和pack选项。文档从不说最后没有填充。

Answer 5

为了给出另一个有趣的例子，请考虑您想要打包跨越类型边界的结构的情况。 E.g。

struct state {
    unsigned int cost     : 24; 
    unsigned int back     : 21; 
    unsigned int a        :  1; 
    unsigned int b        :  1; 
    unsigned int c        :  1;
};

据我所知，这个结构使用MSVC不能打包成6个字节。但是，我们可以通过分解前两个字段来获得所需的打包效果：

struct state_packed {
    unsigned short cost_1   : 16; 
    unsigned char  cost_2   :  8;
    unsigned short back_1   : 16; 
    unsigned char  back_2   :  5;
    unsigned char  a        :  1; 
    unsigned char  b        :  1; 
    unsigned char  c        :  1; 
};

这确实可以打包成6个字节。但是，访问原始成本字段非常笨拙和丑陋。一种方法是将state_packed指针强制转换为专用的虚拟结构：

struct state_cost {
    unsigned int cost     : 24;
    unsigned int junk     :  8; 
};

state_packed    sc;
state_packed *p_sc = &sc;

sc.a = 1;
(*(struct state_cost *)p_sc).cost = 12345;
sc.b = 1;

如果有人知道更优雅的方式，我很想知道！

打包位域时VC ++在做什么？

5 个答案: