为什么使用最大位字段序列定义C++内存?
Why is the C++ memory defined using a maximal sequence of bit-fields?
最小的存储单位是一个字节,请参阅此处的标准引用:
C++内存模型中的基本存储单元是字节。
但是,内存位置被定义为可能是相邻的位字段:
内存位置可以是标量类型的对象,也可以是具有非零宽度的相邻位字段的最大序列。
我想了解这个定义:
- 如果最小的存储单元是一个字节,为什么我们不将内存位置定义为字节序列呢?
- C 样式的位域如何与第一句相适应?
- 最大序列的意义是什么;这里的极大是什么?
- 如果我们在内存的定义中有位域,为什么我们需要其他任何东西? 例如,浮点数或 int 都是由位组成的,因此"标量类型的对象">部分似乎是多余的。
让我们分析一下术语:
供参考:
http://en.cppreference.com/w/cpp/language/bit_field http://en.cppreference.com/w/cpp/language/memory_model
字节
正如您所说,内存中的最小单位(通常)为 8 位,可以使用内存地址显式寻址。
位域
具有显式位计数的位序列!
内存位置
每个地址,字节多类型或 (!!) 非零大小的连续位字段序列的开头。
您的问题 ##
让我们以 cpp 参考为例,再说一些赞美,并一一回答您的问题:
struct S {
char a; // memory location #1, 8-bit character, no sequence, see missing :#, scalar-type.
int b : 5; // memory location #2, new sequence, new location, integer-type of 5-bits length
int c : 11, // memory location #2 (continued) integer-type of 11-bits length
: 0, // (continued but ending!) IMPORTANT: zero-size-bitfield, sequence ends here!!!
d : 8; // memory location #3 integer-type 8-bit, starts a new bit-field sequence, thus, new memory-location
struct {
int ee : 8; // memory location #4
} e;
} obj; // The object 'obj' consists of 4 separate memory locations
- 如果最小的存储单元是一个字节,为什么我们不将内存位置定义为字节序列呢?
也许我们希望对给定系统类型的内存消耗进行细粒度的位级控制,即 7 位整数或 4 位字符,... 一个字节作为单位的圣杯会剥夺我们的自由
- C 样式的位域如何与第一句相适应?
实际上,由于位字段功能起源于C... 这里重要的是,即使您定义了一个带有位域的结构,例如仅消耗 11 位,第一个位将在内存中对齐,即位置将与 8 位步骤对齐,数据类型最终将消耗至少 (!) 16 位,以保存位域...... 存储数据的确切方式至少是C而不是标准化的afaik。
- 最大序列的意义是什么;这里的极大是什么?
最大序列的要点是允许单个字段的有效内存对齐,编译器优化,...在这种情况下,最大值表示在大小为>= 1 的序列中声明的所有位域,即 即没有其他标量类型,也没有带有":0"的位域
- 如果我们在内存的定义中有位域,为什么我们需要其他任何东西? 例如,浮点数或 int 都是由位组成的,因此"标量类型的对象"部分似乎是多余的。
不,两者都由位组成,但是:不指定类型的位大小,将使编译器假定默认大小,即 int:32 位...如果你不需要那么多的整数值分辨率,但例如只有 24 位,你写无符号的 int v : 24, ...
当然,编写东西的非位域方式可以用位域表示,例如:
int a,
int b : 32 // should be equal to a
但是(我不知道的事情,这里有船长吗?
如果系统定义的 T 类型的默认值为 n 位,则您编写如下内容:
T value : m // m > n
我不知道结果是什么行为...
您可以通过查看以下语句来推断一些原因:"两个或多个执行线程可以访问单独的内存位置,而不会相互干扰。
即两个线程不能访问对象的单独字节。访问相邻位域的两个线程也可能相互干扰。
这里的最大序列是因为标准没有完全指定如何将位字段序列映射到字节,以及哪些字节可以独立访问。在这方面,实现可能会有所不同。但是,位域的最大序列是任何实现可以作为一个整体分配的最长序列。特别是,最大序列以宽度为 0 的 btfield 结尾。下一个位域开始一个新序列。
虽然整数和浮点数由位组成,但 C 和 C++ 中的"位域"特指"整数类型的对象成员,其宽度以位为单位明确指定"。并非所有由位组成的内容都是位域。
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