C/C++ 中的位域：什么是保证的，什么是实现定义的？

Question

阅读https://en.cppreference.com/w/c/language/bit_field，以下结论是否正确？

• 相邻的位字段之间没有填充（这似乎与 C 标准的 6.7.2.1 不同）。
• 位字段在存储单元中的放置是实现定义的。
• 位域中位的位置是实现定义的。

（对于 C++，另请参阅：Characteristics of bit-Fields in C++。）

Answer 1

作为初步，没有问题标题引用的语言“C/C++”。 C 和 C++ 是截然不同的语言，它们共享一个公共子集。特别是，C 不是 C++ 的子集。

关于 C，当前语言规范（目前为 C17）提供的有关位域布局的所有细节都在第 6.7.2.1/11-12 段中。

以下结论是否正确？

• 相邻的位字段之间没有填充（这似乎与 C 标准的 6.7.2.1 不同）。

位字段不直接布置在结构中。 C 实现在结构中为它们布置“可寻址存储单元”，并在其中布置位域。 ASU 的大小和对齐要求未指定。

规范做也就是说，如果分配了一个位域的 ASU 中有足够的空间，那么紧随其后的位域将被打包到同一 ASU 的相邻位中。这意味着这些位域之间没有填充位。但是，如果没有足够的空间，则由实现定义紧随其后的位域是否跨越两个 ASU，或者是否将其所有位分配给一个单独的位，将未使用（填充）位留在第一个。此外，零宽度位域可用于力量它后面的位域被分配给一个新的 ASU，可能需要在前一个 ASU 中填充位。

此外，该规范没有说明 ASU 之间是否有填充字节。 ASU 不需要大小统一或彼此具有相同的对齐要求，因此有时在它们之间需要填充字节是合理的，即使在这方面并非故意违反常理的实现中也是如此。

• 位字段在存储单元中的放置是实现定义的。

该规范明确指出命令ASU 中的位域数量是实现定义的。这是从右到左对比从左到右的感觉。 “订单”与“放置”并不完全相同，但我想这就是您的意思。

• 位域中位的位置是实现定义的。

并不真地。这是representation的问题，不是layout的问题，C17的相关段落是6.2.6.1/3-4：

存储在无符号位字段和unsigned char 类型对象中的值应使用纯二进制表示法表示。

[...] 存储在位字段中的值由 m 位组成，其中 m 是 为位域指定的大小。对象表示是集合 m位的位字段包含在可寻址存储单元中 拿着它。

如果需要，脚注 49 阐明了“纯二进制表示法”的含义。位域表示的所有其他细节是未指定，不是实现定义的，这意味着你不能依赖它们被记录下来。