union 与struct的空间计算

来源：互联网发布：报警传输网络通信协议编辑：程序博客网时间：2024/06/06 05:10

总体上遵循两个原则：

(1)整体空间是占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整倍数

(2)数据对齐原则----内存按结构成员的先后顺序排列，当排到该成员变量时，其前面已摆放的空间大小必须是该成员类型大小的整倍数，如果不够则补齐，以此向后类推。。。。。

注意：数组按照单个变量一个一个的摆放，而不是看成整体。如果成员中有自定义的类、结构体，也要注意数组问题。

例：[引用其他帖子的内容]

因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂，看下面的例子：(默认对齐方式下)

struct s1

{

char a;

double b;

int c;

char d;

};

struct s2

{

char a;

char b;

int c;

double d;

};

cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24

cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16

同样是两个char类型，一个int类型，一个double类型，但是因为对齐问题，导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆放法，我举例子说明一下：首先，CPU判断结构体的对界，根据上一节的结论，s1和s2的对界都取最大的元素类型，也就是double类型的对界8。然后开始摆放每个元素。

对于s1，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲的地址是1，但是下一个元素d是double类型，要放到8的对界上，离1最接近的地址是8了，所以d被放在了8，此时下一个空闲地址变成了16，下一个元素c的对界是4，16可以满足，所以c放在了16，此时下一个空闲地址变成了20，下一个元素d需要对界1，也正好落在对界上，所以d放在了20，结构体在地址21处结束。由于s1的大小需要是8的倍数，所以21-23的空间被保留，s1的大小变成了24。

对于s2，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲地址是1，下一个元素的对界也是1，所以b摆放在1，下一个空闲地址变成了2；下一个元素c的对界是4，所以取离2最近的地址4摆放c，下一个空闲地址变成了8，下一个元素d的对界是8，所以d摆放在8，所有元素摆放完毕，结构体在15处结束，占用总空间为16，正好是8的倍数。

这里有个陷阱，对于结构体中的结构体成员，不要认为它的对齐方式就是他的大小，看下面的例子：

struct s1

{

char a[8];

};

struct s2

{

double d;

};

struct s3

{

s1 s;

char a;

};

struct s4

{

s2 s;

char a;

};

cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8

cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8

cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9

cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;

s1和s2大小虽然都是8，但是s1的对齐方式是1，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。

所以，在自己定义结构体的时候，如果空间紧张的话，最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。

补充：不要让double干扰你的位域

在结构体和类中，可以使用位域来规定某个成员所能占用的空间，所以使用位域能在一定程度上节省结构体占用的空间。不过考虑下面的代码：

struct s1

{

int i: 8;

int j: 4;

double b;

int a:3;

};

struct s2

{

int i;

int j;

double b;

int a;

};

struct s3

{

int i;

int j;

int a;

double b;

};

struct s4

{

int i: 8;

int j: 4;

int a:3;

double b;

};

cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24

cout<<sizeof(s2)<<endl; // 24

cout<<sizeof(s3)<<endl; // 24

cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16

可以看到，有double存在会干涉到位域（sizeof的算法参考上一节），所以使用位域的的时候，最好把float类型和double类型放在程序的开始或者最后。