结构体在内存中的存储+位域分配

结构体在内存中的存储问题：

结构体是一种比较复杂的结构，一个结构体中可以定义多种不同的类型，不单单是基本数据类型如int,float,char 等，还可以在结构体中定义结构体，指针等复杂的数据结构。下面就来分析下，结构体在内存中的分配空间的问题。

首先，在内存中遵循2个大的原则：

1.不同的数据类型的数据，总是一个个的存储到内存中的，每一个元素放置到内存中时，它都会认为内存是以它自己的大小来划分的，因此元素放置的位置一定会在自己宽度的整数倍上开始（以结构体变量首地址为0计算）。因此，存储可能是不连续的。对于不同类型，很可能是不连续的。

2. 对计算出的存储单元进行检查，看其是否为所有元素中占用空间最大的元素的长度的整数倍，是，则结束；若不是，则补齐为它的整数倍。

下面以例子分析：

先进行说明，在32位机器上，基本数据类型占的位数 （根据编译器的不同而不同）

char--1字节（8位）， unsigned char--1字节（8位），

short--2字节（16位），unsigned short--2字节（16位）

int --4字节（32位）， unsigned int --4字节（32位），

long--4字节（32位），unsigned long--4字节（32位），

float--4字节（32位），double--8字节（64位）

言归正传，定义结构体

struct
{
    char a;
    int  b;
    double c;
}T1;

sizeof(T1)=16,并不是1+4+8=13,关键就在于第一条规则，char的1个字节位于结构体的第0号字节。下面分配int的4字节，会以4字节为单位存储，因此会从第4个字节开始存储，现在0~7字节均已被占用，分配double会以8字节为单位，此时恰好会从第8号字节开始存储。因此总共占用了16字节的空间。

当结构体中变量定义的位置不一样时，所分配的空间也是不一样的。如

struct
{
    char a;

   double c;

    int  b;
}T1;

sizeof（T1）=24,应该是8+8+4=20，似乎又与第一条规则违背。那么引入第二条规则。20不是占用空间最大的元素的长度（8）的整数倍，则补齐,再加4字节。为8+8+4+4=24。

除了基本数据类型，对于较复杂的那么含有指针、数组或是其它结构体变量或联合体变量时该如何呢？

1.包含指针类型的情况。只要记住指针本身所占的存储空间是4个字节就行了，而不必看它是指向什么类型的指针。

            struct             struct                struct

            {                     {                      {     

                char *a;        int *b;             double *c;

            }T1;                }T2;                 }T3;

    经测试，可知sizeof(T1)、sizeof(T2)和sizeof(T3)的值都为4。

 

2.

 struct 

 {

    char a;

     int b;

    double c;

}T1;

 struct                                   

{

char a;

 T1 b;

 }T2;

经测试，可知sizeof(T1)为16，即为4+4+8

 sizeof(T2)为24，在存放第二个元素b时的初始位置是在double型的长度8的整数倍处，而非16的整数倍处，即系统为b所分配的存储空间是第8~23个字节。即为8+16=24。

如果将T2的两个元素char型的a和T1型的b调换定义顺序，则系统为b分配的存储位置是第0~15个字节，为a分配的是第16个字节，加起来一共17个字节，不是最长基本类型double所占宽度8的整数倍，因此要补齐到8的整数倍，即24。测试后可得sizeof(T1)的值为24。

由于结构体所占空间与其内部元素的类型有关，而且与不同类型元素的排列有关，因此在定义结构体时，在元素类型及数量确定之后，我们还应该注意一下其内部元素的定义顺序。

位域内存中存储 

C99规定int、unsigned   int和bool可以作为位域类型。但编译器几乎都对此作了扩展，允许其它类型类型的存在。
如果结构体中含有位域(bit-field)，总结规则如下
1) 如果相邻位域字段的类型相同，且其位宽之和小于类型的sizeof大小，则后面的字段将紧邻前一个字段存储，直到不能容纳为止；
2) 如果相邻位域字段的类型相同，但其位宽之和大于类型的sizeof大小，则后面的字段将从新的存储单元开始，其偏移量为其类型大小的整数倍；
3) 如果相邻的位域字段的类型不同，则各编译器的具体实现有差异，VC6采取不压缩方式（不同位域字段存放在不同的位域类型字节中），Dev-C++和GCC都采取压缩方式；
4）如果位域字段之间穿插着非位域字段，则不进行压缩；
5) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍,且应尽量节省内存。
备注：当两字段类型不一样的时候，对于不压缩方式。