g++ bit-fieldsの謎

C++でbit field使ってるコードでハマった。
擬似的に書くと以下のようなクラス。

class A {
  signed a: 15;
  signed b: 15;
  bool c: 1;
  bool d: 1;
  void *e;
};

んで、Vector<A>を比較するのに、性能を気にしてsizeof(A)*lengthでmemcmp。
x86やARMでは問題ないんだけど、x86_64になると問題発生。
実質12Bのペイロードに対して、sizeof(A)が16。
全フィールドを初期化しても未初期化領域が必ず残ってしまうという罠。
ポインタがいるから8Bに揃えてるんだろな、と思ってポインタを頭に持って行っても結果はかわらず。
x86_64 ABI的には構造体は8Bアライメントなのか。。。
ということで、memcmpでは不一致が発生してしまう。
ちなみに32bit環境ではsizeof(A)は8でびっしり詰まってる感じ。

その後、色々試しているうちに気づいたんだけど、
bit-fieldが15,15,1,1の組み合わせだと詰め込んで32bitに納めてくれるんだけど、
31,31,1,1の組み合わせだと64bitに詰め込んでくれない。
けど、31,1,31,1の順に並び替えれば64bitに納めてくれる。。。どんな規約なんだ？

・・・と、そうこうしてたら@nminoru氏のABI仕様の指摘。
出てきた順にLSBから32bit単位で詰めてく模様。
はみ出そうになったらパディングして次のアライメントから。
なので、15,15,1,1の組み合わせは(15+1)x2になってるわけじゃなく、
[14:0], [29:15], [30] [31]というマップになるようだ。
だから、31,31,1,1の場合は、31,31+1,1となって、31,1,31,1の場合は(31+1)x2。
うん、納得だ。__attribute__((packed))がbit-fieldに対しても効果があることも、
32bit単位のアライメントを無効化してくれると思えば納得なのであった。

という事で、もっと仕様をちゃんと読め的な、いつもどおりの教訓を胸に抱きつつ、次号にコンティニュー。

参考）
IA-32 ABI : http://www.sco.com/developers/devspecs/abi386-4.pdf#page=33
x86_64 ABI: http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf#page=14