一,union:C/C++关键字 共用体(联合)
共用体的声明和共用体变量定义与结构十分相似。形式为:
union 共用体名 { 数据类型 成员名; 数据类型 成员名; ... } 变量名;
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, 其长度为联合中最大的变量长度的整数倍(特别注意数组)
例子一:
union foo{
int i;
char c;
double k;
};
sizeof(foo); //double最长占用8字节,所以union foo大小为8字节
例子二:
union A { int a[5]; //20 short b; //2 double c; //8 char p2; //1 }; struct B { int n; // 4字节 A a; // 24字节 char c[10]; // 10字节 };
sizeof(A) ; //24 而不是20 ???
sizeof(B) ; //48 而不是???
对齐: 分配内存时,每个成员放在长度倍数位置,如果不够,补位对齐
补齐: 对整个结构变量的空间要求总长度一定是最长的成员的倍数,不够补齐不管是对齐还是补齐,最长的成员长度超过4时,以4计。
A实际占用内存大小为 20字节,但是要跟 8个字节的变量double的整数倍,对齐所以为 24;
由于A实际占用24字节,则可以想象B实际占用38字节,但A是8字节对齐的,所以int n和char c[10]也需要8字节对齐,总共8+24+16=48 字节。
例子三:
union f { char s[10]; int i; };
sizeof(f); // 12
解释: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。
二,struct
具体说明见内存对齐例子
三,内存对齐
1)概念:“内存对齐”应该是编译器的“管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。
2)原因:
1、平台原因(移植原因):不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。
2、性能原因:数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因是:为了访问未对齐的内存,处理器需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。
3)对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16来改变这一系数,其中的n就是你要指定的“对齐系数”。
规则:
1、数据成员对齐规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第一个数据成员放在offset为0的地方,以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中,比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则:在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中,比较小的那个进行。
3、结合1、2可推断:当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候,这个n值的大小将不产生任何效果。
pragma pack(1) 时候
1>数据成员对齐:
#pragma pack(1) struct test_t { int a; /* int型, 长度4 > 1 按1对齐;起始offset=0 0%1=0;存放位置区间[0,3] */ char b; /* char型, 长度1 = 1 按1对齐;起始offset=4 4%1=0;存放位置区间[4] */ short c; /* short型,长度2 > 1 按1对齐;起始offset=5 5%1=0;存放位置区间[5,6] */ char d[6]; /* char型, 长度1 = 1 按1对齐;起始offset=7 7%1=0;存放位置区间[7,C] */ };/*char d[6]要看成6个char型变量*/
sizeof(test_t) ; //输出为13
2>整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 1) = 1
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 13 /*13%1=0*/
pragma pack(2) 时候
1>成员数据对齐
#pragma pack(2) struct test_t { int a; /* int型,长度4 > 2 按2对齐;起始offset=0 0%2=0;存放位置区间[0,3] */ char b; /* char型,长度1 < 2 按1对齐;起始offset=4 4%1=0;存放位置区间[4] */ short c; /* short型,长度2 = 2 按2对齐;起始offset=6 6%2=0;存放位置区间[6,7] */ char d[6]; /* char型,长度1 < 2 按1对齐;起始offset=8 8%1=0;存放位置区间[8,D] */ };成员总大小=14
2> 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 14 /* 14%2=0 */
四,终极例子
入门例子一:
union A { int t; //4 short m; //2 char p; //1 }; struct B { A a; //4 double c; //8 char p2; //1 };
sizeof(B); // 24
B中采用double长度 8字节对齐方式,所以A在结构体B内 变成8字节。实际B占用 8+8+1=17。再填充成8的整数倍后位 24字节
变态例子二:
struct B { union A { int t; //4 short m; //2 char p; //1 } ; double c; //8 char p2; //1 };
sizeof(B); //16
如果你的第一反应是24那么你就躺着中枪了。想想为什么吧!!
4+8+1=13 最大类型 8的最小倍数为 16
附件:在GCC中示例代码
#include "stdio.h" typedef struct BB { union AA //没有typedef { int t; //4 short m; //2 char p; //1 } AA; double c; //8 char p2; //1 }BB; typedef union A //有typedef { int t; //4 short m; //2 char p; //1 }A; typedef struct B { A a; //4 double c; //8 char p2; //1 }B; int main() { printf("BB:%d\n",sizeof(BB)); printf("B:%d\n",sizeof(B)); return 0; }