c++ - 为什么使用最大位域序列定义 C++ 内存？

Question

最小的存储单位是字节，见quotes from standard here :

The fundamental storage unit in the C++ memory model is the byte.

但是随后内存位置被定义为可能是相邻的位域:

A memory location is either an object of scalar type or a maximal sequence of adjacent bit-fields all having nonzero width.

我想理解这个定义:

• 如果最小的存储单元是字节，为什么我们不将内存位置定义为字节序列？
• C 风格的位域如何与第一句话相匹配？
• 什么是最大序列;这里最大的是什么？
• 如果我们在内存定义中有位域，为什么我们还需要其他东西？例如。 float 或 int 都是由位组成的，因此“要么是标量类型的对象”-部分似乎多余。

Answer 1

让我们来分析一下术语:

供引用:

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/bit_field http://en.cppreference.com/w/cpp/language/memory_model

字节

如您所说，内存中(通常)8 位的最小单元，可使用内存地址显式寻址。

位域

BITS 序列，带有显式位计数!

内存位置

字节多类型的每个地址或 (!!!) 非零大小的连续位字段序列的开头。

您的问题##

让我们以 cpp-reference 示例为例，再进行一些评论，并一一回答您的问题:

struct S {
    char a;     // memory location #1, 8-bit character, no sequence, see missing :#, scalar-type.
    int b : 5;  // memory location #2, new sequence, new location, integer-type of 5-bits length
    int c : 11, // memory location #2 (continued) integer-type of 11-bits length
          : 0,  // (continued but ending!) IMPORTANT: zero-size-bitfield, sequence ends here!!!
        d : 8;  // memory location #3 integer-type 8-bit, starts a new bit-field sequence, thus, new memory-location
    struct {
        int ee : 8; // memory location #4
    } e;
} obj; // The object 'obj' consists of 4 separate memory locations

• 如果最小的存储单元是字节，为什么我们不将内存位置定义为字节序列？

也许我们想要对给定系统类型的内存消耗进行细粒度的位级控制，即 7 位整数或 4 位字符，......一个字节作为单位的 chalice 会剥夺我们的自由

• C 风格的位域如何与第一句话相匹配？

实际上，由于位域特性起源于 C...这里重要的是，即使你用位域定义一个结构，例如只消耗 11 位，第一位将在内存中字节对齐，即有一个位置对齐到 8 位步长和数据类型最终将至少消耗(!)16位，以保存位域......存储数据的确切方式至少在 C 中不是标准化的 afaik。

• 最大序列的点是什么；这里最大的是什么？

最大序列的要点是允许各个字段的有效内存对齐，编译器优化，......在这种情况下最大意味着所有位域在大小序列中声明> = 1，即没有其他标量类型和没有带有“:0”的位域

• 如果我们在内存定义中有位域，为什么我们还需要其他东西？例如。 float 或 int 都是由位组成的，因此“要么是标量类型的对象”部分似乎是多余的。

不，两者都是由位组成的，但是:不指定类型的位大小，将使编译器采用默认大小，即 int:32 位...如果您不需要整数值的分辨率如此之高，但例如只有 24 位，您可以编写 unsigned int v : 24, ...

当然，非位域的写法也可以用位域来表示，例如:

int a,
int b : 32 // should be equal to a

但是(我不知道，这里有船长吗？)

如果系统定义的类型 T 的默认值是 n 位，并且您编写如下内容:

T value : m // m > n

我不知道结果是什么......