Neden bu yapı boyutu 2 yerine 3?

Bu yapıyı tanımladım:

typedef struct
{
    char A:3;
    char B:3;
    char C:3;
    char D:3;
    char E:3;
} col; 

sizeof(col)Bana 3 çıkışını vermek, ama bu 2 olmamalı? Sadece bir öğeyi yorumlarsam, sizeof2'dir. Nedenini anlamıyorum: 3 bitlik beş öğe 15 bite eşittir ve bu 2 bayttan azdır.

Bunun gibi bir yapıyı tanımlarken bir "iç boyut" var mı? Sadece bir açıklamaya ihtiyacım var çünkü şimdiye kadarki dil kavramımdan 3 değil 2 baytlık bir boyut bekliyordum.

charAlanlarınız için temel alınan tür olarak kullandığınızdan , derleyici bitleri bayta göre gruplandırmaya çalışır ve her bayta sekizden fazla bit koyamayacağı için bayt başına yalnızca iki alan depolayabilir.

Yapınızın kullandığı toplam bit toplamı 15'tir, bu nedenle bu kadar veriyi sığdırmak için ideal boyut bir short.

#include <stdio.h>

typedef struct
{
  char A:3;
  char B:3;
  char C:3;
  char D:3;
  char E:3;
} col; 


typedef struct {
  short A:3;
  short B:3;
  short C:3;
  short D:3;
  short E:3;
} col2; 


int main(){

  printf("size of col: %lu\n", sizeof(col));
  printf("size of col2: %lu\n", sizeof(col2));

}

Yukarıdaki kod (benimki gibi 64 bitlik bir platform 2için ) gerçekten ikinci yapı için verilecektir. A'dan daha büyük herhangi bir şey için short, yapı, kullanılan türün birden fazla öğesini doldurmayacaktır, bu nedenle - aynı platform için - yapı dört boyutta int, için sekiz long, vb.

Minimum hizalama sınırını (1 bayt olan) kapsayan bir bit paket alanınız olamaz, bu nedenle muhtemelen şu şekilde paketlenirler:

byte 1
  A : 3
  B : 3
  padding : 2
byte 2
  C : 3
  D : 3
  padding : 2
byte 3
  E : 3
  padding : 5

(aynı bayt içindeki alan / doldurma sıraları kasıtlı değildir, sadece size fikir vermek içindir, çünkü derleyici onları nasıl tercih ettiğini belirleyebilir)

İlk iki bit alanı tek bir alana sığar char. Üçüncüsü buna uymaz charve yenisine ihtiyacı vardır. 3 + 3 + 3 = 9, 8 bitlik bir karaktere sığmaz.

Böylece ilk çift a alır char, ikinci çift a alır charve son bit alanı üçüncü bir alır char.

Derleyicilerin çoğu dolguyu kontrol etmenize izin verir, örneğin #pragmas kullanarak . İşte GCC 4.8.1 ile bir örnek:

#include <stdio.h>

typedef struct
{
    char A:3;
    char B:3;
    char C:3;
    char D:3;
    char E:3;
} col;

#pragma pack(push, 1)
typedef struct {
    char A:3;
    char B:3;
    char C:3;
    char D:3;
    char E:3;
} col2;
#pragma pack(pop)

int main(){
    printf("size of col: %lu\n", sizeof(col));  // 3
    printf("size of col2: %lu\n", sizeof(col2));  // 2
}

Derleyicinin varsayılan davranışının bir nedeni olduğunu ve muhtemelen size daha iyi performans sağlayacağını unutmayın.

ANSI C standardı, bit alanlarının "derleyicilerin bit alanlarını ancak uygun gördükleri halde paketlemelerine izin verilir" karşısında önemli bir avantaj sağlamak için nasıl paketlendiği hakkında çok az şey belirtmesine rağmen, yine de çoğu durumda derleyicilerin şeyleri en verimli şekilde paketlemesini yasaklar.

Özellikle, bir yapı bit alanları içeriyorsa, bir derleyicinin bunu bazı "normal" depolama tipinin bir veya daha fazla anonim alanını içeren bir yapı olarak saklaması ve daha sonra bu tür her alanı mantıksal olarak kurucu bit alanı parçalarına böler. Böylece verilen:

unsigned char foo1: 3;
unsigned char foo2: 3;
unsigned char foo3: 3;
unsigned char foo4: 3;
unsigned char foo5: 3;
unsigned char foo6: 3;
unsigned char foo7: 3;

Eğer unsigned char8 bit olduğunu, derleyici bu tür dört alanları tahsis ve (bir de olacağını tüm ama birine iki bitfields atamak için gerekli olacaktır char, kendi alanında). Tüm charbildirimler ile değiştirilmiş shortolsaydı short, biri beş bit alanını , diğeri kalan ikisini tutacak iki tür alanı olurdu.

Hizalama kısıtlamaları olmayan bir işlemcide veriler unsigned short, ilk beş alan unsigned chariçin ve son ikisi için üç baytta yedi üç bitlik alan saklanarak daha verimli bir şekilde düzenlenebilir . Üç baytta sekiz üç bitlik alan depolamak mümkün olsa da, bir derleyici buna yalnızca "dış alan" türü olarak kullanılabilecek üç baytlık bir sayısal tür varsa izin verebilir.

Kişisel olarak, bit alanlarının temelde faydasız olduğunu düşünüyorum. Kodun ikili olarak paketlenmiş verilerle çalışması gerekiyorsa, gerçek türlerin depolama konumlarını açıkça tanımlamalı ve ardından bunların bitlerine erişmek için makroları veya bu tür başka araçları kullanmalıdır. C'nin aşağıdaki gibi bir sözdizimini desteklemesi yararlı olacaktır:

unsigned short f1;
unsigned char f2;
union foo1 = f1:0.3;
union foo2 = f1:3.3;
union foo3 = f1:6.3;
union foo4 = f1:9.3;
union foo5 = f1:12.3;
union foo6 = f2:0.3;
union foo7 = f2:3.3;

Böyle bir sözdizimi, izin verilirse, kodun bit alanlarını kelime boyutlarına veya bayt sıralamalarına bakılmaksızın taşınabilir bir şekilde kullanmasını mümkün kılar (foo0, f1'in en az anlamlı üç bitinde olurdu, ancak bunlar alt veya daha yüksek adres). Ancak böyle bir özellik olmadığından, makrolar muhtemelen bu tür şeylerle çalışmanın tek taşınabilir yoludur.