零长度位域的实际应用

Question

我不完全确定C,但C++允许未命名的0字段位字段.例如:

struct X
{
    int : 0;
};

• 问题一:您能想到的实际用途是什么？
• 问题二:你知道什么是现实世界的实际用途(如果有的话)？

在冰犯罪的回答之后编辑了这个例子

编辑:好的,多亏了目前的答案,我现在知道了理论目的.但问题是关于实际用途,所以他们仍然持有:)

Answer 1

使用零长度位域作为一种hacky方式,让你的编译器布局一个结构来匹配一些外部需求,无论是另一个编译器或架构的布局概念(跨平台数据结构,如二进制文件格式) )或比特级标准的要求(网络数据包或指令操作码).

一个真实的例子是NeXT将xnu内核从Motorola 68000(m68k)架构移植到i386架构.NeXT有一个工作的m68k版本的内核.当他们将它移植到i386时,他们发现i386的对齐要求与m68k不同,因为m68k机器和i386机器不同意NeXT供应商特定BOOTP结构的布局.为了使i386结构布局与m68k一致,他们添加了一个长度为零的未命名位域,以强制NV1结构/ nv_U联合为16位对齐.

以下是Mac OS X 10.6.5 xnu源代码中的相关部分:

/* from xnu/bsd/netinet/bootp.h */
/*
 * Bootstrap Protocol (BOOTP).  RFC 951.
 */
/*
 * HISTORY
 *
 * 14 May 1992 ? at NeXT
 *  Added correct padding to struct nextvend.  This is
 *  needed for the i386 due to alignment differences wrt
 *  the m68k.  Also adjusted the size of the array fields
 *  because the NeXT vendor area was overflowing the bootp
 *  packet.
 */
/* . . . */
struct nextvend {
  u_char nv_magic[4]; /* Magic number for vendor specificity */
  u_char nv_version;  /* NeXT protocol version */
  /*
   * Round the beginning
   * of the union to a 16
   * bit boundary due to
   * struct/union alignment
   * on the m68k.
   */
  unsigned short  :0;
  union {
    u_char NV0[58];
    struct {
      u_char NV1_opcode;  /* opcode - Version 1 */
      u_char NV1_xid; /* transcation id */
      u_char NV1_text[NVMAXTEXT]; /* text */
      u_char NV1_null;  /* null terminator */
    } NV1;
  } nv_U;
};

Answer 2

标准(9.6/2)仅允许0个长度的位字段作为特例:

作为特殊情况,宽度为零的未命名位域指定分配单元边界处的下一个位字段的对齐.仅当声明未命名的位字段时,常量表达式才是等于零的值.

本引文中描述了唯一的用法,尽管我从未在实际代码中遇到过它.

为了记录,我刚刚在VS 2010下尝试了以下代码:

struct X {
    int i : 3, j : 5;
};

struct Y {
    int i : 3, : 0, j : 5; // nice syntax huh ?
};

int main()
{
    std::cout << sizeof(X) << " - " << sizeof(Y) << std::endl;
}

我机器上的输出确实是:4 - 8.

Answer 3

这是来自MSDN,并没有标记为Microsoft Specific,所以我想这是常见的C++标准:

宽度为0的未命名位域强制将下一位字段与下一个类型边界对齐,其中type是成员的类型.

Answer 4

struct X { int : 0; };

在C中是未定义的行为

见(强调我的):

(C99,6.7.2.1p2)"struct-or-union-specifier中struct-declaration-list的存在在转换单元中声明了一个新类型.struct-declaration-list是一系列声明的声明.结构或联合的成员.如果struct-declaration-list不包含命名成员,则行为未定义 "

(C11有相同的措辞.)

0如果结构中没有其他命名成员,则可以使用宽度为的未命名位域,但不能.

例如:

struct W { int a:1; int :0; };  // OK
struct X { int :0; };           // Undefined Behavior

顺便说一下,第二次声明,gcc发布诊断(C标准不要求)-pedantic.

另一方面:

 struct X { int :0; };

在GNU C中定义.include/linux/bug.h如果条件为真,则由Linux kernel()使用以强制编译错误:

#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))