c - 在各种编译器和优化级别下，bool 在 c 中的存储

Question

简单的示例程序:

#include <stdio.h>
main()
{
    bool tim = true;
    bool rob = false;
    bool mike = true;

    printf("%d, %d, %d\n", tim, rob, mike);

}

使用 gcc 编译器，根据对汇编输出的查看，每个 bool 都存储为单个字节中的位:

0x4004fc <main()+8>          movb      $0x1,-0x3(%rbp)
0x400500 <main()+12>         movb      $0x0,-0x2(%rbp)
0x400504 <main()+16>         movb      $0x1,-0x1(%rbp)

但是，如果打开优化，是否存在某种优化级别会导致 gcc 将这些 bool 值存储为一个字节中的位，或者是否必须将 bool 值放入一些 bool 值和一个短整数的 union 中？其他编译器？我已经尝试过“-Os”，但我必须承认我无法确定输出反汇编的正面或反面。

Answer 1

编译器可以执行它喜欢的任何转换，只要程序的结果行为不受影响，或者至少在允许的行为范围内。

这个程序:

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
int main(void)
{
    bool tim = true;
    bool rob = false;
    bool mike = true;

    printf("%d, %d, %d\n", tim, rob, mike);

}

(我对其进行了一些修改以使其有效)可以优化为等效于此，因为行为是相同的:

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    puts("1, 0, 1");
}

所以这三个 bool 对象不只是存储在单个位中，它们根本就没有存储。

编译器可以自由玩这样的游戏，只要它们不影响可见行为即可。例如，由于程序从不使用三个 bool 变量的地址，也从不引用它们的大小，因此编译器可以选择将它们全部存储为单个字节中的位。 (没有理由这样做；访问单个位所需的代码大小的增加将超过数据大小的任何节省。)

但那种积极的优化可能不是您要问的。

在“抽象机”中，bool 对象必须至少是一个字节，除非它是一个位域。bool 对象或位字段以外的任何 对象必须具有唯一地址，并且大小必须是 1 字节的整数倍。如果打印sizeof(bool)或sizeof tim的值，结果至少为1。如果打印三个对象的地址，它们将是唯一的并且至少相隔一个字节。