将位字段封装得更加紧密

Packing bitfields even more tightly

本文关键字：字段 封装      更新时间：2023-10-16

派生类中的位字段有问题。

使用g++编译器，您可以将__attribute__((packed))分配给一个类，它将打包位字段。所以

class A
{
  public:
    int one:10;
    int two:10;
    int three:10;
} __attribute__ ((__packed__));

仅占用4个字节。到目前为止，一切都很好
但是，如果你继承了一个类，比如这个

class B
{
  public:
    int one:10;
    int two:10;
} __attribute__ ((__packed__));
class C : public B
{
  public:
    int three:10;
} __attribute__ ((__packed__));

我希望与上面的类A具有相同内容的类C也具有相同的布局，即占用4个字节。然而，C占用了5个字节。

所以我的问题是，我做错了什么吗？如果是，怎么办？或者这是编译器的问题？一个疏忽，一个真正的错误？

我试过在谷歌上搜索，但除了Linux和Windows（编译器试图模仿MSVC）之间的区别之外，我什么都没想出来，我对此不感兴趣。这只是在Linux上。

我认为问题出在B上，它不可能是2.5字节。它必须至少为3个字节。

理论上，派生类可能被允许重用基类中的填充，但我从未见过这种情况发生。

想象一下，您所要求的是可能的。这可能会产生什么副作用或问题？让我们看看你的一个具体例子。还假设一个具有1字节内存对齐的32位体系结构。

class A中有20个连续的位，您可以通过类的成员one和two进行寻址。这对你来说是一个非常方便的称呼，人类。但是编译器是怎么做到的呢？它使用掩码并将位移位到位置，将这些位移到正确的位置。

到目前为止，一切都很好，似乎足够简单和安全。

再添加10位。比方说，有一个非常聪明的编译器，它可以让你把多余的10位压缩到一个已经使用过的32位单词中（它们非常适合，不是吗？）。

麻烦来了：

A* derived = new B; // upcast to base class
derived->one = 1;
derived->two = 2;
// what is the value of derived->three in this context?
// Especially taking into account that a compiler is free to do all sorts
// of optimizations when generating code for class A

由于上述原因，类有为class A的成员和class B的成员使用不同的和可单独寻址的内存位置，导致这10位"溢出"到下一个可寻址内存位置——下一个字节。

当您考虑多重继承时，还会遇到更多的麻烦——在派生类中排列位的真正方法是什么？

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