C++ 字节对齐分析，struct成员指定位大小

阅读C++ Concurrency In Action 第5章遇到这个问题，记录下来，方便以后回头看

主要涉及 位域和字节对齐问题，位域一般不常见，属于C/C++高级特性

位域指的是针对struct成员指定位大小，位域的作用主要是节省内存资源，使数据结构更紧凑



原书这样描述：

无论什么类型，对象均被存储于一个或多个内存位置中，每个这样的内存位置要么是一个标量类型的对象(或子对象)，比如unsigned short 或 my_class*，要么是相邻位域的序列。

如果使用位域，有非常重要的一点必须注意：虽然相邻的位域是不同的对象，但他们仍然算作相同的内存位置。

上图所示的结构体 struct my_data，整个struct是一个对象，它由几个子对象组成，各子对象对应每个数据成员。

位域bf1和bf2共享一个内存位置，而std::string对象在内部由几个内存位置组成，但是其余的每个成员都有自己的内存位置。

注意零长度的位域bf3是如何将bf4分割进它自己的内存位置的。

开始对上述标红的位置不是很理解，

查阅资料了解，位域存储具有如下规则：

1、如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于这个类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，知道不能容纳为止。

2、如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大雨类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小整数倍。

3、如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式，GCC和Dev-C++采取压缩方式。

4、如果位域之间穿插着非位域类型，则不进行压缩。

5、整个结构体的总大小为最宽基本类型成员大小的整数倍

6、取地址操作符&不能应用在位域字段上

7、位域字段不能是类的静态成员

8、位域字段在内存中的位置是按照从低位向高位的顺序放置的

9、当要把某个成员说明成位域时,其类型只能是int,unsigned
int与signed int三者之一

根据以上规则，分析该struct占用字节书，sizeof(struct my_data) = 48，

分解后应该如下所示：

struct my_data {
int i; //对齐后占用8字节, 实际使用4字节

//空行表示需要开辟新的8字节内存空间
double d;           //占用8字节

unsigned bf1:10;    //对齐后占用4字节，实际使用10 bit
int bf2:25;         //10+25 > 32，因此占用新的4字节，对齐后占用4字节，实际使用25 bit

int bf3:0;          //<span style="color: rgb(0, 128, 0); line-height: 1.5; font-family: "Courier New"; white-space: pre-wrap;">空位域,自动置0</span>

int bf4:9;          //25+9 > 32，因此需要占用新的4字节，对齐后占用4字节，实际占用9bit
int i2;             //占用4字节

char c1, c2;        //对齐占用8字节，实际使用2字节

std::string s;      //占用8字节
};

其中bf1和bf2类型不同，其实是经过压缩存储的，即他们可以紧邻存储，

经过测试，将int bf2:25 改成 int bf2:22，则sizeof(struct my_data) = 40，说明bf2是可以紧邻bf1存储的，说明是压缩存储的。

参考资料

1、http://www.cnblogs.com/hedaihong/p/4348535.html

2、c++并发编程实战

3、http://www.cnblogs.com/pure/archive/2013/04/22/3034818.html