C++内存模型和位字段的最大序列

C++ memory model and maximal sequence of bit fields

本文关键字：字段 内存 模型 C++      更新时间：2023-10-16

下面的例子出现在Stroustrup和CPPreference网站上：

struct S {
char a;         // location #1
int b:5,        // location #2
int c:11,
int :0,         // note: :0 is "special"
int d:8;        // location #3
struct {int ee:8;} e;   // location #4
};

考虑到C++标准提供的内存位置定义：

  • 标量类型的对象;
  • 非零长度的最大连续位字段序列。

很明显：

  • "a"是一个位置;
  • "B-C"是另一个位置;
  • "d"是新位置的开始。

然而，考虑到上面的定义，我不清楚为什么"d-ee"或"d-e"不是一个位置，而是两个。

引用：

  • https://www.stroustrup.com/C++11FAQ.html#memory-model
  • https://en.cppreference.com/w/cpp/language/memory_model

C++标准(6.7.1 intro.memory(使用极其相似的语言，甚至完全相同的示例：

。或具有非零宽度的相邻位字段的最大序列...

[ 示例：声明为

struct {
char a;
int b:5,
c:11,
:0,
d:8;
struct {int ee:8;} e;
}

包含四个单独的内存位置：成员a和位字段d和e.ee分别是单独的内存位置...

一个区别是它使用"相邻"一词而不是"相邻"一词。

d和ee是连续的吗？"连续"一词的字面意思是中间没有间隙，这似乎表明它在谈论内存布局(它们之间有填充吗？但这是定义内存布局的标准的一部分，所以如果它根据这个定义事物，它将是循环的！这是一个非常糟糕的词选择，似乎是混淆的根源。

d和ee相邻吗？这当然是一个更好的词，因为它更明显地与代码有关，而不是与内存布局有关，但我认为您仍然可以解释它，以便在这种情况下答案是肯定或否。但鉴于有一个例子表明它们不是，我们必须接受"相邻"作为"其定义在同一结构中彼此直接相邻的字段"的简写。

首先，存在语法错误，位字段是单独的声明。

struct S {
char a;         // location #1 and storage of subobject a
int b:5;        // location #2, beginning of new sequence
int c:11;
int :0;         // note: :0 is "special", it ends sequence of fields
int d:8;        // location #3, beginning of new sequence
struct {        // storage of subobject e, sequence of fields is over
int ee:8;    // location #4 within e
} e;   
};

字段的位置顺序由实现定义。

就C++定义而言，a、b、c、d和e是独立的对象。但是a、b、c和d被允许在连续的位置序列中共享内存位置(物理字或字节(，因为它们是位字段，尽管e是类类型的对象，并且必须具有唯一的内存位置。非静态成员ee是e的子对象，这意味着它占据了e的一部分存储空间，所以它保证是一个单独的内存位置。

由于非唯一性，你可以获取e的地址(operator&(，但不能获取d或ee。

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