Question

我已经定义了一个联合结构，如下所示。

typedef union {
      struct {
         uint8_t id : 7;
         uint8_t age : 1;
         uint16_t index : 16; 
         uint8_t class : 4;
         uint8_t reserved : 4; 
      } fields;

   uint32_t value[1];

} entry_t;

在我的主要功能中，我使用并集的“值”成员传递一些数据，然后使用“字段”结构打印出数据。我还打印出结构的大小。

int main()
{
    entry_t entry; 

    entry.value[0] = 0xACEDBEEF;

    printf("entry.fields.id = %x \n", entry.fields.id);
    printf("entry.fields.age = %x \n", entry.fields.age);
    printf("entry.fields.index = %x \n", entry.fields.index);
    printf("entry.fields.class = %x \n", entry.fields.class);
    printf("entry.fields.reserved = %x \n", entry.fields.reserved);

    printf("sizeof(entry): %d \n", sizeof(entry));

    return 0;
}

这是我在控制台上看到的：

entry.fields.id = 6f 
entry.fields.age = 1 
entry.fields.index = aced 
entry.fields.class = d 
entry.fields.reserved = f 
sizeof(entry): 8

我的问题是： 1）为什么我看不到entry.fields.index是“ EDBE”。这就是我所期望的。 2）为什么sizeof（entry）：8？我希望是4

有趣的是，如果我更改结构以使“ fields.index”的定义如下（uint32_t而不是uint16_t）：

uint32_t index : 16;

然后它按我的预期工作（即entry.fields.index = 0xEDBE，并且sizeof（entry）= 4）。

为什么编译器将两种情况区别对待？

Answer 1

两个作用是字节顺序和对齐。您的机器似乎以小字节序格式存储数据，即最低有效字节存储在最低地址。因此，您的初始化程序实际上是：

entry.fields.id = (0xef >> 1) & 0x7f;
entry.fields.age = (0xef >> 7) & 1;
entry.fields.index = 0xaced;
entry.fields.class = random stack data & 0xf;
entry.fields.reserved = random stack data & 0xf;

由于entry.fields.index是uint16_t，因此需要中断位字段序列才能插入填充或对齐字节。您之前的字段（id，age）导致16位类型未对齐，编译器对其进行了更正，这使您的“ 0xbe”消失了。

如果您稍稍更改定义：

struct {
    unsigned id: 7, age:1, index :16, class:4, reserved:4;
} fields;

您可能会看到更接近您期望的内容。请注意删除了“ uint32_t”，这对于位字段而言有点自命不凡；没有伤害，只是丑陋的阅读。

您以原始格式为位字段提供对齐约束： id，age，class，reserved 不能跨越8位边界。索引不能跨越16位边界。当到达索引分配点时，必须引入8位填充来满足对齐约束。

我给 id，age，index，class，reserved 的简短形式不能跨越32位边界；编译器可以在一个单词内容纳的东西。

C编译器如何为位域定义的结构分配结构内存？

1 个答案: