在MSVC中强制进行未对齐的位域打包

Question

我有一个位域结构体，其大小加起来为48位。在GCC上，这将得到正确的6字节结构，但在MSVC中，该结构却变成了8字节。我需要找到一种方法来强制MSVC正确地打包这个结构，既是为了互操作性，也是因为它被用于内存关键的环境中。

下面的结构体由三个15位数字、一个2位数字和一个1位符号组成。15+15+15+2+1=48，所以理论上应该可以放入六个字节中，对吧？

struct S
{
  unsigned short a:15;
  unsigned short b:15;
  unsigned short c:15;
  unsigned short d:2;
  unsigned short e:1;       
};

然而，在GCC和MSVC上编译此代码，sizeof(S) == 8。考虑到这可能与对齐有关，我尝试在结构声明前使用#pragma pack(1)来告诉编译器按字节而不是int边界进行对齐。在GCC上，这行得通了，导致 sizeof(S) == 6 。

然而，在MSVC05上，即使设置了pack(1)，sizeof仍然为8！在阅读此条Stack Overflow答案后，我尝试将unsigned short d替换为unsigned char，并将unsigned short e替换为bool。结果是sizeof(S) == 7！

我发现如果我将d拆分成两个一位字段，并将它们插入到其他成员之间，该结构最终可以正确打包。

struct S
{
  unsigned short a:15;
  unsigned short dHi : 1;
  unsigned short b:15;
  unsigned short dLo : 1;
  unsigned short c:15;
  unsigned short e:1;       
};

printf( "%d\n", sizeof(S) ); // "6"

但是像这样分割d很麻烦，并且会在以后处理结构时给我带来麻烦。有没有办法可以强制MSVC将此结构打包为6个字节，就像GCC一样？

- Crashworks

Answer 1

如何在结构体中放置字段是由具体实现定义的。如果可以，Visual Studio将连续的位域放入底层类型中，并浪费剩余空间。（在VS中使用C++位域）

- Kirill V. Lyadvinsky

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非常好的参考！帮我解决了我的问题（VC++一直将我的16位位域转换成4字节结构..现在我知道原因了）。 - nirbruner

Answer 2

如果您使用“unsigned __int64”类型来声明结构的所有元素，您将获得一个大小为8的对象，但是最后两个字节将不被使用，前六个字节将包含您想要的格式的数据。

或者，如果您可以接受一些结构重新排序，这也可以实现。

#pragma pack(1)
struct S3
{
  unsigned int a:15;
  unsigned int b:15;
  unsigned int d:2;
  unsigned short c:15;
  unsigned short e:1;       
};

- Eugene Smith

Answer 3

我认为不是这样的，我认为MSVC的行为实际上是正确的，而GCC偏离了标准。

据我所知，标准不允许位域跨越底层类型的字边界。

- Ben Voigt

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注: 有些机器上，位字段跨越分配单元，而在其他机器上则不是这样。 - Tony Delroy