C/C++ 中的位字段：什么是保证的，什么是实现定义的？

作为初步，没有问题标题引用的语言“C/C++”。C 和 C++ 是不同的语言，共享一个共同的子集。特别是，C 不是 C++ 的子集。

关于C语言，当前语言规范（目前为C17）提供的关于位域布局的所有细节都在第6.7.2.1/11-12段中。

以下结论正确吗？

• 相邻的位域之间没有填充（这在 C 标准的 6.7.2.1 中似乎有所不同）。

位字段不直接在结构中布局。C 实现在结构中为它们布置了“可寻址存储单元”，并在这些单元中布置了位字段。ASU 的尺寸和对齐要求未指定。

该规范确实指出，如果 ASU 中有足够的空间分配给一个位域，则紧随其后的位域将打包到同一 ASU 的相邻位中。这意味着这些位域之间没有填充位。但是，如果没有足够的空间，则由实现定义紧随的位域是跨越两个 ASU，还是将其所有位分配给一个单独的 ASU，在第一个 ASU 中保留未使用的（填充）位。此外，零宽度位域可用于强制将它后面的位域分配给新的 ASU，可能需要在前一个 ASU 中填充位。

此外，该规范对 ASU 之间是否存在填充字节没有任何说明。ASU 不需要大小一致或彼此具有相同的对齐要求，因此，即使在在这方面没有故意反常的实现中，有时它们之间也需要填充字节是合理的。

• 位域在存储单元中的放置是实现定义的。

该规范明确指出，ASU 中位域的顺序是实现定义的。这是从右到左与从左到右的意义。“订单”与“放置”并不完全相同，但我想这就是你的意思。

• 位域内位的位置由实现定义。

没有。这是一个表述问题，而不是布局问题，C17的相关段落是6.2.6.1/3-4：

存储在无符号位域和类型对象中的值应使用纯二进制表示法表示。unsigned char

[...]存储在位字段中的值由 m 位组成，其中 m 是 为位字段指定的大小。对象表示是集合 M位，位域包含在可寻址存储单元中 拿着它。

脚注 49 澄清了“纯二进制表示法”的含义。位域表示的所有其他细节都是未指定或未定义的，不是实现定义的，这意味着您不能依赖它们被记录下来。

C++ 中的差异包括但不限于：

• C++ 正式批准比 C 更多的位字段声明类型。
• C++ 定义了一种机制，用于声明包含填充位的位字段，但 C 没有。
• 位域分配和对齐是用 C++ 定义的实现（而不是在 C 中指定）。

C++ 规范的相关部分是 [class-bit]，当前草案规范中的 11.4.10。