《c和指標》筆記–包含位域結構體的記憶體對齊（32bit，GCC）

C99規定int、unsigned   int和bool可以作為位域類型。但編譯器幾乎都對此作了擴充，允許其它類型類型的存在。
如果結構體中含有位域(bit-field)，總結規則如下:（以下代碼在x86 32bit系統上測試，gcc 4.1.2）

1) 如果相鄰位域欄位的類型相同，且其位寬之和小於類型的sizeof大小，則後面的欄位將緊鄰前一個欄位儲存，直到不能容納為止
例：
struct test1 {
    char    a : 2;
    char    b : 3;
    char    c : 3;
};
3個變數正好佔1個位元組，所以整體只要佔1個位元組

2) 如果相鄰位域欄位的類型相同，但其位寬之和大於類型的sizeof大小，則後面的欄位將從新的儲存單元開始，其位移量為其類型大小的整數倍
例：
struct test2 {
    char    a : 2;
    char    b : 3;
    char    c : 7;
};
3個變數超過1個位元組，a和b在佔一個位元組，c佔一個位元組，所以整體佔2個位元組。

3) 如果相鄰的位域欄位的類型不同，則各編譯器的具體實現有差異，VC6採取不壓縮方式（不同位域欄位存放在不同的位域類型位元組中），Dev-C++和GCC都採取壓縮方式
例1：
struct test3
{
    char a:1;
    char b:1;
    long c:1;
    char d:2;
};
4個變數<=1個位元組，所以整體佔1個位元組，對吧！
錯了，開始我也是這樣想的，結果是4個。
我猜測了一下：
雖然a,b,c,d加起來只佔1個位元組，但是最後結構體整體也要進行對齊。
詳細可以查看之前寫的不含位域的記憶體對齊說明http://blog.csdn.net/todd911/article/details/6528428,
對齊規則的第二條：結構(或聯合)的整體對齊規則：在 資料成員完成各自對齊之後，結構(或聯合)本身也要進行對齊，對齊將按照#pragma pack指定的數值和結構(或聯合)最大資料成員長度中，比較小的那個進行。
這邊因為沒有定義#pragma pack，所以預設按4個位元組進行對齊，結構體中最大的數是long，佔4個位元組，所以最終要按4個位元組進行整體對齊。
我們來驗證一下，如果將結構體改為：
struct test3
{
    char  a:1;
    char  b:1;
    short c:1;
    char  d:2;
};
結果應該是2。
試一下，確實是2.

再來修改一下：
struct test3
{
    char a:1;
    char b:1;
    long c:31;
    char d:2;
};
上面的結構體佔12個位元組。
a,b合起來佔1個位元組，c如果要合到a,b中去，的話就是33bit,超過將按照#pragma pack指定的數值和結構(或聯合)最大資料成員長度中，比較小的那個，
所以c只能自立門戶，從第5個位元組（位移量為32bit）開始放置佔4個位元組，同理最後d也合不進c中去，所以從第9個位元組開始放置，最後結構體整體對齊，結果是12.

總結gcc的壓縮方式：
a.先要獲得#pragma pack指定的數值和結構(或聯合)最大資料成員長度中，比較小的那個值，這邊稱為對齊基數。
b.按照結構體中變數的順序，如果能合在一起且不超過a中的對齊基數的就合并，不能合并的需要自立門戶，位移量為對齊基數的整數倍，繼續檢查是否能進行合并。。。
c.最後結構體整體進行對齊。

4）如果位域欄位之間穿插著非位域欄位，則不進行壓縮，按照不包含位域的結構體進行對齊，詳細規則可以參考我以前寫的文章：http://blog.csdn.net/todd911/article/details/6528428
例：
struct test4
{
    char a:1;
    char b:1;
    short c;
    char d:1;
};
佔用6個位元組。