sizeof() и битовые поля

#cpp #структуры #sizeof

Вот имеется структура:

struct Data
{
    char A : 4;
    unsigned B: 12;
};


Если убрать в ней поле A, то sizeof(Data) выдаст 4. Нормально.
Убрать поле B, sizeof(Data) вернет 1. Нормально.
А если оставить  A и B, то sizeof(Data) вернет 8!. Непонятно.  

Почему 8, а не 5?
    

Ответы

Ответ 1

Низкоуровневые детали размещения в памяти битовых полей не стандартизованы и определяются
реализацией. 

Однако с абстрактной точки зрения битовые поля выделяются внутри т.наз. единиц аллокации.
Обычно единица аллокации - это просто полноценное поле того самого типа, который указан
в объявлении битового поля. Последовательные битовые поля пакуются в последнюю выделенную
единицу аллокации, пока она не заполнится.

И в некоторых реализациях смена типа в объявлении битового поля приводит к досрочному
завершению заполнения текущей единицы аллокации и выделению новой единицы аллокации.
Т.е. в данном случае при работе с такими реализациями в вашем примере получится две
отдельные единицы аллокации: типа char и типа unsigned. В таких реализациях эти единицы
аллокации обычно ведут себя так же как и обычные поля соответствующего типа, т.е. фактически
вы имеете дело с

struct Data
{
    char unit1;
    unsigned unit2;
};


А такая структура имеет размер 8 из соображений выравнивания. Если же вы явно запросите
выравнивание в 1, то такая структура получит размер 5.

В компиляторе GCC, например, используется совсем другой подход к выделению новых
единиц аллокации и там ваша структура получит размер 4.


Ответ 2

Если поле имеет размер 12 бит и хочется сэкономить на размере, то совершенно нет
смысла делать его типом int, имеющим размер 4 байта. Структуру из примера можно переписать так

struct Data {
    uint16_t A : 4;
    uint16_t B : 12;
};


Занимает всего два байта.