хранение bool в c под разными компиляторами и уровнями оптимизации

Хороший ответ @Keith Thompson может объяснить, что произошло с примером кода в вопросе. Но я предполагаю, что компилятор не преобразует программу. По стандарту bool (макрос в stdbool.h такой же, как и ключевое слово _Bool) должен иметь размер один байт.

C99 6.2.6.1 Общие

За исключением битовых полей, объекты состоят из непрерывных последовательностей одного или нескольких байтов, число, порядок и кодировка которых либо явно указаны, либо определены реализацией.

Это означает, что любой тип (кроме битовых полей, в том числе bool) объектов должен иметь минимум один байт.

C99 6.3.1.1 Логические значения, символы и целые числа

Ранг of_Bool должен быть меньше ранга всех других стандартных целочисленных типов.

Это означает, что размер bool не превышает char (целочисленный тип). И мы также знаем, что размер char гарантированно равен одному байту. Таким образом, размер bool должен быть не более одного байта.

Вывод: размер bool должен быть один байт.

Компилятор может выполнять любые преобразования, если это не влияет на результирующее поведение программы или, по крайней мере, в пределах разрешенного поведения.

Эта программа:

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
int main(void)
{
    bool tim = true;
    bool rob = false;
    bool mike = true;

    printf("%d, %d, %d\n", tim, rob, mike);

}

(который я немного изменил, чтобы сделать его действительным) может быть оптимизирован до эквивалента этого, поскольку поведение идентично:

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    puts("1, 0, 1");
}

Таким образом, три объекта bool не просто хранятся в отдельных битах, они вообще не хранятся.

Компилятор может играть в такие игры, пока они не влияют на видимое поведение. Например, поскольку программа никогда не использует адреса трех переменных bool и никогда не обращается к их размерам, компилятор может хранить их все как биты в одном байте. (Для этого нет особых причин: увеличение размера кода, необходимого для доступа к отдельным битам, перевесит любую экономию на размере данных.)

Но такая агрессивная оптимизация, вероятно, не то, о чем вы спрашиваете.

В «абстрактной машине» объект bool должен быть не менее одного байта, если только это не битовое поле. Объект bool или любой объект, кроме битового поля, должен иметь уникальный адрес и размер, кратный 1 байту. Если вы напечатаете значение sizeof (bool) или sizeof tim, результатом будет как минимум 1. Если вы напечатаете адреса трех объектов, они будут уникальными и разделены не менее чем одним байтом.

Вы бы не использовали объединение логических значений. Вместо этого вы можете сказать

struct a
{
unsigned char tim : 1;
unsigned char rob : 1;
unsigned char mike : 1;
} b;

b.tim=1;
b.rob=0;
b.mike=1;

и все это будет храниться в одном символе. Однако у вас не было бы никаких гарантий относительно того, как он расположен в памяти или как он выровнен.