sizeof理解03---sizeof(struct)

结构体和共用体的内存分配是C语言的一个难点，也是面试题中的热点。
示例1：
union data1
{
double  d;
int     i;
char    c1;
char    c2[9];  
};
sizeof(union data1)的值为16.在编译器默认设置的情况下，该共用体最大基本类型为double,它占8字节，所以此共用体以8来对齐。
字符数组c2占9个字节，那么整个共用体应该占9个字节，但按照对齐原则，实际分配给它的内存为16字节。
如果是：
struct data1
{
double  d;
int i;
char c1;
char c2[9];
};
sizeof(struct data1)的值为24，首先按照存储大小，该结构体所占存储空间为：8+4+1+9=22字节，这个结构体也是以8对齐，因此实际分配的是24字节。


示例2：


union data2
{
int i;
char c1;
char c2[9];  
};
sizeof(union data2)的值为12，该共用体占内存空间最大的基本数据类型为int,其长度为4，所以该共用体以4来对齐。
该共用体的长度取决于字符c2，其长度为9，9不是4的倍数，要进行对齐，因此实际分配的存储空间为12.
struct data2
{
int i;
    char c1;
    char c2[9];
};
sizeof(struct data2)的值为16，与上面共用体一样，该结构体以4对齐。
按照存储大小，该结构体所占存储空间为：4+1+9=14，14不是4的倍数，进行对齐，对齐后的值为16.


示例3：


union data3
{
char c1;
char c2[3];  
};
sizeof(union data3)的值为3，该共用体占内存空间最大的基本数据类型为chart,其长度为1，所以该共用体以1来对齐。
该共用体的长度取决于字符c2，其长度为3，因此分配的存储空间为3.


struct data3
{
char c1;
char c2[2];
};
sizeof(struct data3)的值为3，与上面共用体一样，该结构体以1对齐。按照存储大小，该结构体所占存储空间为：1+2=3字节。


示例4：
 
struct inner
{
char c1;
double d;
char c2;
};


这个结构体显然是8字节对齐的，在给c1分配存储空间时，考虑到对齐，分配给c1的字节数就是8，
然后给d分配8字节，最后给c2分配时，因为也要以8对齐，所以也分配了8个字节的存储空间。所以sizeof(struct inner)值为24.


如果是：
struct inner
{
char c1;
char c2;
double d;
};
当然这个结构体也是以8字节对齐的，编译器编译程序时，给c1、c2分配存储空间没有必要各自给它们分配8字节，只要8字节就可以了。
给d分配8字节，所以sizeof(struct inner)值为16.
struct inner
{
char c1;
double d;
char c2;
};
union data4
{
struct inner t1;
int i;
char c;
};
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(union data4)的值为24.
struct inner
{
char c1;
double d;
char c2;
};
struct data4
{     
struct inner t1;
int i;
char c;
};
data4结构体中有一个inner结构体，所以以8对齐，变量i和c共分配8字节就可以了，因此sizeof(struct data4)的值为32.


示例5：
struct  data
{
int a;
long b;
double c;
float d;
char e;
short f;
}d;


这个结构体所占的字节数是多少呢？这里假设long所占字节数为4字节，short占2字节。
这个结构体与示例4中第二个struct inner类似。首先这个结构体是以8字节对齐的，因为最长基本数据类型为double，它占8字节，d、e、f、总和为7个字节。
分配存储空间时，成员 a和b各分配4字节，d分配4字节，f分配2字节，e也分配2字节。d、e、f总和刚好占8个字节，所以sizeof(struct data)值为24.


struct  data
{
int a;
long b;
double  c;
float d;
char e[3];
short f;
}d;
sizeof(struct data)值为32.


例1：对于一个频繁使用的短小函数，在C语言中最好用什么实现？
答：最好用宏定义，这样可以节省调用函数的开销，效率最高。


例2：已知一个数组table，写一个宏定义，求出数组的元素个数
答：#define NTBL   (sizeof(table)/sizeof(table[0]))
对于数组，sizeof(table)获取数组的总长度，而sizeof(table[0])是数组第一个元素所占的长度。当然若是可以用strlen()函数也行。


例3：给定结构
struct A
{
unsigned short t:4;
unsigned short k:4;
unsigned short i:8;
unsigned long m;
};
问sizeof(A)的值。
程序分析：unsigned short 一般占2个字节，unsigned long一般占4个字节，结构体A以4字节对齐，A中成员t、k、i共占4+4+8=16位，
由于要内存对齐，实际那三个成员共占32位即4字节，成员m占4字节，因此sizeof(A)=8.


例4：求函数返回值，输入x=9999
int func(int x)
{
int count=0;
while(x)
{
count ++;
x=x&(x-1);
    }
return count; 
}


程序分析：这是统计9999的二进制形式中有多少个1的函数。
9999=9*1024+512+256+15，
2*1024的二进制表示中含有1的个数为2；
512的二进制表示中含有1的个数为1；
256的二进制表示中含有1的个数为1；
15的二进制表示中含有1的个数为4；
故共有1的个数为8，结果为8 。
1000（2）-1（2）=0111（2），正好是原数取反，用这种方法来求1的个数是高效率的。


例5：已知运行这个程序的主机中数据类型long占8字节，请分析程序的运行结果。
#include<stdio.h>
int main()
{
struct data
{
long l;
char *s;
short int  i;
char    c;
short int  a[5];
}d;
struct data *p=&d;
printf("%d\n",sizeof(d));
printf("%x\t%x\n",p,p+1);
printf("%x\t%x\n",p,(char *)p+1);
printf("%x\t%x\n",p,(long *)p+1);
    return 0;
}


 运行结果：
        32
        bffff60     bffff80
        bffff60     bffff61
        bffff60     bffff64
 程序分析：struct data以8个字节对齐，long类型的成员1分配8个字节。s、i、c、a原本分别占4、2、1、10个字节。
 由于考虑到对齐，s分配4个字节，i分配 2个字节，c分配2个字节，此时刚好用完8个字节。
 a原本分配10个字节，由于考虑到对齐，要使整个结构体所占的存储空间是8的倍数，所以分配给它16个字节。因此结构体data占8+4+4+2+16=32个字节。


 第二条printf语句，p+1中的加1并不是加1个字节，而是1个struct data的长度，16进制下，bffff60+20(十进制数32以十六进制数表示是20)=bffff80.
 第三条printf语句，p+1中的加1，由于对指针p进行了强制类型转换，使p指向char类型的数据，此时的加1就是加上1个char类型的长度，
 因此p+1的输出是bffff61.
 第四条语句分析与第三条类似。