c語言中sizeof struct和sizeof union



一般32位機子上各個數據類型所佔的存儲空間如下：

char：8位 

short：16位

int：32位

long：32位

float：32位

double：64位

一、接下來先來看struct，結構體

請牢記以下3條原則：（在沒有#pragma pack宏的情況下）

1、數據成員對齊規則：結構體（struct）的數據成員，第一個數據成員放在offset爲0的地方，之後的每個數據成員存儲的起始位置要從該成員大小的整數倍開始（比如int在32位機子上爲4字節，所以要從4的整數倍地址開始存儲）。

2、結構體作爲成員：如果一個結構體裏同時包含結構體成員，則結構體成員要從其內部最大元素大小的整數倍地址開始存儲（如struct a裏有struct b,b裏有char,int ,double等元素，那麼b應該從8(即double類型的大小)的整數倍開始存儲）。

3、結構體的總大小：即sizeof的結果。在按之前的對齊原則計算出來的大小的基礎上，必須還得是其內部最大成員的整數倍，不足的要補齊（如struct裏最大爲double，現在計算得到的已經是11，則總大小爲16）。

具體例子：

typedef struct bb
{
    int id;             //[0]....[3]      表示4字節
    double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原則1
    float height;      //[16]..[19],總長要爲8的整數倍,僅對齊之後總長爲[0]~[19]爲20，補齊[20]...[23]　　　　　原則3
}BB;

<span style="font-size:18px;"><strong>typedef struct bb
{
	int id;             //[0]....[3]      表示4字節
	double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原則1
	float height;      //[16]..[19],總長要爲8的整數倍,僅對齊之後總長爲[0]~[19]爲20，補齊[20]...[23]　　　　　原則3
}BB;</strong></span>

typedef struct aa
{
    int  id;         //[0]...[3]　　　　　　　　　　原則1
    double score;     //[8]....[15]
    short grade;    //[16],[17]
    BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　原則2（因爲BB內部最大成員爲double,即8的整數倍開始存儲）
    char name[2]; //[48][49]
}AA;

<span style="font-size:18px;"><strong>typedef struct aa  
{  	
	int  id;         //[0]...[3]　　　　　　　　　　原則1  
	double score;     //[8]....[15]　　　　  
	short grade;    //[16],[17]　　　　　　　　  
	BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　原則2（因爲BB內部最大成員爲double,即8的整數倍開始存儲）  
	char name[2]; //[48][49]
}AA; </strong></span>

int main()
{
    cout<<sizeof(AA)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;
    return 0;
}

<span style="font-size:18px;"><strong>int main()
{
	cout<<sizeof(AA)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;
	return 0;
}</strong></span>

輸出結果爲56 24

以上結果是在沒有#pragma pack(n)宏的情況下，現在來講講關於#pragma pack(n)。

編譯器中提供了#pragma pack(n)來設定變量以n字節對齊方式。//n爲1、2、4、8、16...

n字節對齊就是說變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況：第一、如果n大於等於該變量所佔用的字節數，那麼偏移量必須滿足默認的對齊方式，即該變量所佔用字節數的整數倍；第二、如果n小於該變量的類型所佔用的字節數，那麼偏移量爲n的倍數，不用滿足默認的對齊方式。

結構的總大小也有個約束條件，分下面兩種情況：如果n大於所有成員變量類型所佔用的字節數，那麼結構的總大小必須爲佔用空間最大的變量佔用的空間數的倍數；否則必須爲n的倍數。

所以在上面的代碼前加一句#pragma pack(1)，

則代碼輸出爲bb：(0~3)+(4~11)+(12~15)=16;aa：(0~3)+(4~11)+(12~13)+(14~29)+(30~31)=32，也就是說，#pragma pack(1)就是沒有對齊規則。

再考慮#pragma pack(4)，bb：(0~3)+(4~11)+(12~15)=16;aa：(0~1)+(4~11)+(12~13)+(16~31)+(32~35)=36

二、union共用體（聯合）

共用體表示幾個變量共用一個內存位置，在不同的時間保存不同的數據類型和不同長度的變量。在union中，所有的共用體成員共用一個空間，並且同一時間只能儲存其中一個成員變量的值。當一個共用體被聲明時, 編譯程序自動地產生一個變量, 其長度爲聯合中元類型（如數組，取其類型的數據長度）最大的變量長度的整數倍，且要大於等於其最大成員所佔的存儲空間。

union foo
{
char s[10];
int i;
}

<span style="font-size:18px;"><strong>union foo
{
char s[10];
int i;
}</strong></span>

在這個union中，foo的內存空間的長度爲12，是int型的3倍，而並不是數組的長度10。若把int改爲double，則foo的內存空間爲16，是double型的兩倍。

union   mm{
  char   a;//元長度1        1
  int   b[5];//元長度4     20
  double   c;//元長度8     8
  int   d[3];              12
  };

<span style="font-size:18px;"><strong>union   mm{  
  char   a;//元長度1        1
  int   b[5];//元長度4     20
  double   c;//元長度8     8
  int   d[3];              12
  };  
</strong></span>

所以sizeof(mm)=8*3=24；

當在共用體中包含結構體時，如下：

struct inner
{
   char      c1;
   double   d;
   char     c2;
  };

union data4
{
     struct   inner t1;
      int           i;
      char        c;
    };

<span style="font-size:18px;"><strong>struct inner
{
   char      c1;
   double   d;
   char     c2;
  };

union data4
{
     struct   inner t1;
      int           i;
      char        c;
    };
</strong></span>

由於data4共用體中有一個inner結構體，所以最大的基本數據類型爲double,因此以8字節對齊。共用體的存儲長度取決於t1，而t1長度爲24，因此sizeof(uniondata4)的值爲24.

當在結構體中包含共用體時，共用體在結構體裏的對齊地址爲共用體本身內部所對齊位數，如下：

typedef union{
    long i;
    int k[5];
    char c;
}DATE;
struct data{
    int cat;
    char cc;
    DATE cow;
    char a[6];
};

<span style="font-size:18px;"><strong>typedef union{
	long i;
	int k[5];
	char c;
}DATE;
struct data{
	int cat;
	char cc;
	DATE cow;
	char a[6];
};</strong></span>

sizeof(DATE)=20, 而在結構體中中是4+1+3（補齊4對齊）+20+6+2（補齊4對齊）=36；

三、兩者的區別

1. 共用體和結構體都是由多個不同的數據類型成員組成, 但在任何同一時刻, 共用體只存放了一個被選中的成員, 而結構體的所有成員都存在。

2. 對於共用體的不同成員賦值, 將會對其它成員重寫, 原來成員的值就不存在了, 而對於結構體的不同成員賦值是互不影響的。