字节对齐-------结构体共用体

Posted 2020-11-07

字节对齐

结构体字节对齐：（结构体成员的数据类型为基本数据类型（int,double,char,short,long等））

结构体的总大小是结构体成员中最宽基本数据类型大小的整数倍
#include<iostream>
using namespace std;
struct S0
{
int a;
char b;
short c;
};
struct S1
{
char b;
int a;
short c;
};
struct S2
{
short d;
char b;
short e;
int a;
short c;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
S2 s2;
cout << sizeof(s2) << endl;
}
输出结果：
8
12
16

总结：对于这种成员数据类型都为基本数据类型的结构体：
1.若最宽基本数据类型的成员位置在结构体成员的边上（最上边/最下边），则其它小的数据类型字节数之和与最宽的类型大小对齐（整数倍），而结构体的大小就是最宽的数据类型大小与其它的对其后的大小（整数倍）之和；
如S0:
最宽（大）的类型为int(4字节) 其它：char(1个字节)，short(2个字节) 总共3字节，与int对齐后为4字节，则结构体S0的字节大小为4+4=8 字节
2.若最宽基本数据类型的成员在结构体成员的中间位置，则是最宽的成员的上面和下面分别与最宽数据类型对齐（整数倍），则结构体的大小为3者之和（对齐后的）
如S1：
最宽（大）的类型为int(4字节) 上面：char(1字节) 对齐后占用4字节
下面：short(2字节) 对齐后占用4字节 则结构体的大小为4+4+4=12字节
如S2：
最宽（大）的类型为int(4字节) 上面：short(2字节) + char(1字节) +short(2字节)=5字节 对齐后占用8字节 （4的整数倍）
下面：short(2字节) 对齐后占用4字节 则结构体的大小为8+4+4=16字节

共用体大小：共用最宽的数据类型的空间大小
#include<iostream>
using namespace std;
union S1
{
int a;
long long b;
};

union S0
{
short b[3];
int a;
short c;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
执行结果：
8
8
分析：
S1;最宽数据类型为long long(8)字节，所以共用这8个字节空间，共用体大小为8字节
S0：最宽数据类型为int(4字节)，但是数组b short(2字节)*3=6字节，向上取4整数倍为8，所以共用8个字节空间

共用体里面包含结构体（或者共用体）
共用体的最大基本数据类型大于或等于其内部结构体（共用体）的在空间大小，则共用最大基本类型的字节空间
#include<iostream>
using namespace std;
struct S0
{
int a;
};
union S1
{
int a;
S0 b;
long long c;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
4
8

共用体的最大基本数据类型小于其内部结构体（或者共用体）的字节空间，则共用结构体（或者共用体）字节空间
#include<iostream>
using namespace std;
struct S0
{
int a;
long long b;
};

union S1
{
int a;
S0 b;
long c;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
16
16

结构体里面包含共用体（或者结构体）
结构体里面的基本数据类型没有其内部共用体（或者结构体）中的最大基本数据类型大；则遵照结构体中只有基本数据类型的规则向其内部共用体（结构体）中的最大基本数据类型字节数对齐
#include<iostream>
using namespace std;
union S1
{
int a;
};
struct S0
{
short a;
S1 cl;
char b;
};
void main()
{
S1 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S0 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
4
12
#include<iostream>
using namespace std;
struct S0
{
int a;
long long b;
};
struct S1
{
int a;
S0 d;
long b;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
16
32

结构体里面的基本数据类型比其内部共用体（或者结构体）中的最大基本数据类型大或者相同，则向结构体里面的最大数据类型对齐（小的加起来对齐时还需加上共用体的大小）
#include<iostream>
using namespace std;
union S1
{
int a;
};
struct S0
{
int a;
S1 cl;
long long b;
};
void main()
{
S1 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S0 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
4
16
#include<iostream>
using namespace std;
struct S0
{
char a;
};
struct S1
{
S0 d;
long b;
};
void main()
{
S0 s0;
cout << sizeof(s0) << endl;
S1 s1;
cout << sizeof(s1) << endl;
}
输出：
1
8