位域如何与 C++ 中的位填充相互作用答案

【问题标题】：How do bit fields interplay with bits padding in C++位域如何与 C++ 中的位填充相互作用
【发布时间】：2019-10-06 13:44:10
【问题描述】：

查看本题的C版here。

当有填充位时，我有两个关于位域的问题。

假设我有一个定义为的结构

struct T { 
    unsigned int x: 1; 
    unsigned int y: 1;
};

Struct T 只有两个实际使用的位。

问题 1：这两位是否总是底层 unsigned int 的最低有效位？还是依赖于平台？

问题 2：那些未使用的 30 位是否总是初始化为 0？ C++ 标准对此有何规定？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

问题 1：这两位是否总是底层 unsigned int 的最低有效位？还是依赖于平台？

非常依赖于平台。该标准甚至有一个注释只是为了澄清多少：

[class.bit]

1 ...类对象内的位域分配是实现定义。位域的对齐是实现定义。位域被打包成一些可寻址的分配单位。 [ 注意：位域跨越分配单元在某些机器，而不是其他人。位域从右到左分配一些机器，在其他机器上从左到右。 — 尾注 ]

您不能对位域的对象布局做出太多假设。

问题2：那些未使用的30位总是初始化为0吗？ C++ 标准对此有何规定？

您的示例有一个简单的聚合，因此我们可以枚举可能的初始化。不指定初始化器...

T t;

... 将default initialize 它，使成员具有不确定的价值。另一方面，如果您指定空括号...

T t{};

...对象将是aggregate initialized，因此位字段将使用{} 本身进行初始化，并设置为零。但这仅适用于聚合的成员，即位字段。没有指定填充位采用什么值（如果有）。所以我们不能假设它们会被初始化为零。

【讨论】：

【解决方案2】：

Q1：通常从低到高（即 x 为 1

Q2：未使用位的值未定义。在某些编译器/平台上，堆栈初始化变量可能首先设置为零（可能！！），但不要指望它！堆分配的变量可以是任何东西，所以最好假设这些位是垃圾。使用隐藏在联合中的稍微不标准的匿名结构，您可以执行以下操作来确保位的值：

union T {
 unsigned intval;
 struct { 
   unsigned x : 1;
   unsigned y : 1;
 };
}; 

T foo;
foo.intval = 0;

【讨论】：