C 中的位域，其结构包含结构体的并集

Question

嗯...为什么当我打印 sizeof(struct MyStruct) 时，这段代码会输出 3（而不是 2）？

#pragma pack(push, 1)
    struct MyStruct
    {
        unsigned char a : 6;
        union
        {
            struct
            {
                unsigned int b : 9;
            };
        };
    };
#pragma pack(pop)

万一重要的话，我在 Windows 7 x64 上运行 MinGW GCC 4.5.0，但老实说，结果对我来说很奇怪，我认为编译器和操作系统在这里并不重要。 :\

Answer 1

字段不能从非字节对齐的地址开始。
您期望：

6 bits + 9 bits -> 15 bits -> 2 bytes

但您得到的是：

6 bits -> 1 byte
9 bits -> 2 bytes
total ->  3 bytes

数据存储为：

| 1 byte | 2 byte |3 byte | 
 aaaaaaXX bbbbbbbb bXXXXX  

当您期望时：

| 1 byte | 2 byte |
 aaaaaabb bbbbbbbX  

编辑：
根据以下注释进行澄清：

联合（和包含的结构）必须是字节对齐的。内容只有 9 位并不重要，union/struct 本身就是完整的 16 位。请注意，您不能执行以下操作：

struct MyStruct
{
    unsigned char a : 6;
    union
    {
        struct
        {
            unsigned int b : 9;
        } c:9;
    } d:9;
};

因为 C 不允许您指定整个结构的位大小。

Answer 2

添加@nss给出的答案——我很抱歉，如果评论在格式上没有如此限制的话，这将是一条评论：

#include <stdlib.h>

struct Test {
  unsigned short x : 6;
  unsigned short y : 1;
  unsigned short z;
};

int main( int argc, char *argv[] ) {
  printf( "sizeof( Test ) = %d\n", sizeof( struct Test ) );

  return 0;
}

它打印“4”的大小。我用 gcc、g++ 和 Sun Studio 的 CC 和 cc 进行了测试。

我并不是建议您做您正在尝试做的事情，但您可能可以通过工会做您正在尝试做的事情。我见过（但不是我自己写的）代码，看起来像这样：

struct Test {
  unsigned short x1 : 6;
  unsigned short x2 : 3;
                    : 1; // unused
  unsigned short x3 : 4;
  // ...
};

我的语法可能略有错误......但我不这么认为。

要点是：使用您想要的布局创建两个单独的结构（或结构和联合），然后在它们应该重叠的位置插入一些虚拟成员，并将它们联合在一起。