c语言中sizeof struct和sizeof union



一般32位机子上各个数据类型所占的存储空间如下：

char：8位 

short：16位

int：32位

long：32位

float：32位

double：64位

一、接下来先来看struct，结构体

请牢记以下3条原则：（在没有#pragma pack宏的情况下）

1、数据成员对齐规则：结构体（struct）的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，之后的每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小的整数倍开始（比如int在32位机子上为4字节，所以要从4的整数倍地址开始存储）。

2、结构体作为成员：如果一个结构体里同时包含结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储（如struct a里有struct b,b里有char,int ,double等元素，那么b应该从8(即double类型的大小)的整数倍开始存储）。

3、结构体的总大小：即sizeof的结果。在按之前的对齐原则计算出来的大小的基础上，必须还得是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐（如struct里最大为double，现在计算得到的已经是11，则总大小为16）。

具体例子：

[cpp] view plain copy print ?

1. typedef struct bb  
2. {  
3.     int id;             //[0]....[3]      表示4字节  
4.     double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原则1  
5.     float height;      //[16]..[19],总长要为8的整数倍,仅对齐之后总长为[0]~[19]为20，补齐[20]...[23]　　　　　原则3  
6. }BB;  

<span style="font-size:18px;"><strong>typedef struct bb
{
	int id;             //[0]....[3]      表示4字节
	double weight;      //[8].....[15]　　　　　　原则1
	float height;      //[16]..[19],总长要为8的整数倍,仅对齐之后总长为[0]~[19]为20，补齐[20]...[23]　　　　　原则3
}BB;</strong></span>

[cpp] view plain copy print ?

1. typedef struct aa    
2. {     
3.     int  id;         //[0]...[3]　　　　　　　　　　原则1    
4.     double score;     //[8]....[15]　　　　    
5.     short grade;    //[16],[17]　　　　　　　　    
6.     BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　原则2（因为BB内部最大成员为double,即8的整数倍开始存储）    
7.     char name[2]; //[48][49]  
8. }AA;   

<span style="font-size:18px;"><strong>typedef struct aa  
{  	
	int  id;         //[0]...[3]　　　　　　　　　　原则1  
	double score;     //[8]....[15]　　　　  
	short grade;    //[16],[17]　　　　　　　　  
	BB b;             //[24]......[47]　　　　　　　原则2（因为BB内部最大成员为double,即8的整数倍开始存储）  
	char name[2]; //[48][49]
}AA; </strong></span>

[cpp] view plain copy print ?

1. int main()  
2. {  
3.     cout<<sizeof(AA)<<" "<<sizeof(BB)<<endl;  
4.     return 0;  
5. }  

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

输出结果为56 24

以上结果是在没有#pragma pack(n)宏的情况下，现在来讲讲关于#pragma pack(n)。

编译器中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。//n为1、2、4、8、16...

n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，即该变量所占用字节数的整数倍；第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。

结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数；否则必须为n的倍数。

所以在上面的代码前加一句#pragma pack(1)，

则代码输出为bb：(0~3)+(4~11)+(12~15)=16;aa：(0~3)+(4~11)+(12~13)+(14~29)+(30~31)=32，也就是说，#pragma pack(1)就是没有对齐规则。

再考虑#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共用体（联合）

共用体表示几个变量共用一个内存位置，在不同的时间保存不同的数据类型和不同长度的变量。在union中，所有的共用体成员共用一个空间，并且同一时间只能储存其中一个成员变量的值。当一个共用体被声明时, 编译程序自动地产生一个变量, 其长度为联合中元类型（如数组，取其类型的数据长度）最大的变量长度的整数倍，且要大于等于其最大成员所占的存储空间。

[cpp] view plain copy print ?

1. union foo  
2. {  
3. char s[10];  
4. int i;  
5. }  

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

在这个union中，foo的内存空间的长度为12，是int型的3倍，而并不是数组的长度10。若把int改为double，则foo的内存空间为16，是double型的两倍。

[cpp] view plain copy print ?

1. union   mm{    
2.   char   a;//元长度1        1  
3.   int   b[5];//元长度4     20  
4.   double   c;//元长度8     8  
5.   int   d[3];              12  
6.   };    

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

所以sizeof(mm)=8*3=24；

当在共用体中包含结构体时，如下：

[cpp] view plain copy print ?

1. struct inner  
2. {  
3.    char      c1;  
4.    double   d;  
5.    char     c2;  
6.   };  
7.   
8. union data4  
9. {  
10.      struct   inner t1;  
11.       int           i;  
12.       char        c;  
13.     };  

<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>

由于data4共用体中有一个inner结构体，所以最大的基本数据类型为double,因此以8字节对齐。共用体的存储长度取决于t1，而t1长度为24，因此sizeof(uniondata4)的值为24.

当在结构体中包含共用体时，共用体在结构体里的对齐地址为共用体本身内部所对齐位数，如下：

[cpp] view plain copy print ?

1. typedef union{  
2.     long i;  
3.     int k[5];  
4.     char c;  
5. }DATE;  
6. struct data{  
7.     int cat;  
8.     char cc;  
9.     DATE cow;  
10.     char a[6];  
11. };  

<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, 而在结构体中中是4+1+3（补齐4对齐）+20+6+2（补齐4对齐）=36；

三、两者的区别

1. 共用体和结构体都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 共用体只存放了一个被选中的成员, 而结构体的所有成员都存在。

2. 对于共用体的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构体的不同成员赋值是互不影响的。