定义一个小于一个字节的枚举/为什么这个结构大于一个字节？

Question

我想定义一个小于一个字节的枚举，同时保持类型安全。

将枚举定义为：

enum MyEnum : unsigned char
{
    i ,j, k, w
};

我可以将它缩小到一个字节，但是我想让它只使用 2 位，因为我最多会有 4 个值。这个可以吗？

在我使用枚举的结构中，以下内容不起作用

struct MyStruct
{
    MyEnum mEnum : 2; // This will be 4 bytes in size
};

谢谢！

更新：

问题来自这个场景：

enum MyEnum : unsigned char
{
    i ,j, k, w
};

struct MyStruct
{
    union
    {
        signed int mXa:3;
        unsigned int mXb:3;
    };

    union
    {
        signed int mYa:3;
        unsigned int mYb:3;
    };

    MyEnum mEnum:2;
};

sizeof(MyStruct) 显示 9 个字节。理想情况下，我希望结构的大小为 1 个字节。

已实施解决方案的更新：

这个结构是一个字节，提供相同的功能和类型安全：

enum MyEnum :unsigned char
{
   i,j,k,w
};

struct MyStruct
{
   union
   {
      struct { MyEnum mEnum:2; char mXa:3; char mXb:3;};
      struct { MyEnum mEnum:2; unsigned char mYa:3; unsigned char mYb:3;};
   }; 
};

Answer 1

根据标准定义，sizeof 类型必须至少为 1 个字节。这是最小的可寻址内存单元。

您提到的位域的功能允许将结构的成员定义为具有较小的大小，但结构本身可能不是因为

• 它也必须至少有 1 个字节
• 对齐考虑可能需要更大

此外，您可能不会获取位域成员的地址，因为如上所述，一个字节是内存的最小可寻址单元（您已经可以看到sizeof实际上返回的是字节数，而不是位，所以如果你预计不到CHAR_BIT 位，sizeof 甚至无法表达）。

Answer 2

位域只有在使用相同的底层类型时才能共享空间。并且任何未使用的位实际上都未使用；如果unsigned int 位域中的位总和为 3 位，则仍需要 4 个字节总计。由于两个枚举都有unsigned int 成员，它们都是4 个字节，但由于它们是位域，它们的对齐方式为1。所以第一个enum是4个字节，第二个是4个字节，那么MyEnum是1个字节。由于所有这些都有一个对齐，因此不需要填充。

不幸的是，union 根本不能真正用于位域。位域仅适用于整数类型。如果不进行认真的重新设计，我最多可以获得 3 个字节：http://coliru.stacked-crooked.com/view?id=c6ad03c93d7893ca2095fabc7f72ca48-e54ee7a04e4b807da0930236d4cc94dc

enum MyEnum : unsigned char
{
    i ,j, k, w
};

union MyUnion
{
    signed char ma:3; //char to save memory
    unsigned char mb:3;
};

struct MyStruct
{
    MyUnion X;
    MyUnion Y; 
    MyEnum mEnum;
}; //this structure is three bytes

在完整的重新设计类别中，您有这个：http://coliru.stacked-crooked.com/view?id=58269eef03981e5c219bf86167972906-e54ee7a04e4b807da0930236d4cc94dc

Answer 3

没有。 C++ 将“char”定义为平台的最小可寻址内存单元。你不能寻址 2 位。

Answer 4

位包装“为我工作”

#include <iostream>

enum MyEnum : unsigned char
{
    i ,j, k, w
};
struct MyStruct
{
    MyEnum mEnum : 2;
    unsigned char val : 6;
};

int main()
{
    std::cout << sizeof(MyStruct);
}

打印出 1. 您如何/测量什么？

编辑：Live link

您是否正在做类似在结构中使用指针作为下一步的事情？在这种情况下，您将拥有 30 位的死区，因为在大多数 32 位系统上，指针必须是 4 字节对齐的。

编辑：使用您更新的示例，它的工会正在破坏您

enum MyEnum : unsigned char
{
    i ,j, k, w
};


struct MyStruct
{
    unsigned char mXb:3;
    unsigned char mYb:3;

    MyEnum mEnum:2;
};

尺寸为 1。但我不确定联合和位包装如何协同工作，所以我没有更多帮助。