谈谈C语言结构体struct、公用体union空间占用

1万 · 2016-4-30 20:42

#include<stdio.h>

union union_data0{

        int a ;//本身占用4个字节

        char b ;//本身占用1个字节

        int c ;

};

union union_data1{

        short a;//本身占用2个字节

        char b[13];//本身占用13个字节

        int c ;//本身占用4个字节

};

struct struct_data{

        int a ;//int本身占用4个字节，偏移量为0

        char b ;//char本身占用1个字节，偏移量为4

        int  c ;//1.暂时偏移量为5，编译器会判断出5不是4的整数倍，会在b的后面填充3个字节，最后c的偏移量为8，使得c的偏移量为c本身大小的整数倍；2.现在整个结构体大小暂时为12，编译器会判断12是不是其最大成员的整数倍，会在c末尾填充为整数倍，最后得出结果为12

};

int main(int argv,char* args[])

{

        printf("%lu\n",sizeof(union union_data0)) ;

        printf("%lu\n",sizeof(union union_data1));

        printf("%lu\n",sizeof(struct struct_data)) ;

        return 0;

}

结果：

[xx@localhost cdemo]$ gcc union_struct_space.c -o union_struct_space.out[xx@localhost cdemo]$ ./union_struct_space.out 41216

1万 · 2016-4-30 20:50

结构体类型说明的一般形式为：
　　　　struct 结构体标识名
　　　　{
　　　　　　类型名1　　结构成员名表1
　　　　　　类型名2　　结构成员名表2
　　　　　　...
　　　　　　类型名n　　结构成员名表n
　　　　};
　　其中 struct 是关键字。“结构体标识名”和“结构成员名”是用户定义的标识符，其中“结构体标识名”是可选项，在说明中可以不出现。每个“结构成员名表”中都可以含有多个同类型的成员名，它们之间用逗号隔开。结构体中的成员名可以和程序中的其他变量同名；不同结构体中的成员也可以同名。注意：结构体说明同样要以分号(;)结尾。
　　　　struct date
　　　　{int year, month, day;};
　　结构体类型说明中的“类型名”，不仅可以是简单数据类型，也可以是结构体类型。当结构体说明中又包含结构体时，成为结构体的嵌套。如下：
　　　　struct student
　　　　{
　　　　　　char name[12];
　　　　　　char sex;
　　　　　　struct date birthday;
　　　　　　float sc[4];
　　　　};
　　ANSI C 标准规定结构体至少允许嵌套15层，允许内嵌结构体成员的名字与外层成员的名字相同。
　　结构体类型的说明只是列出了该结构的组成情况，标志着这种类型的结构“模式”已经存在，编译程序并没有因此而分配任何存储空间。真正占有存储空间的仍是具有相应结构体类型的变量、数组以及动态开辟的存储单元。因此，在使用结构体变量、数组或指针变量前，必须先对这些变量、数组或指针变量进行定义。

1万 · 2016-4-30 21:08

结构体类型的变量、数组和指针变量的定义　　可以用以下四种方式定义结构体类型的变量、数组和指针变量：
　　（1）紧跟在结构体类型说明之后进行定义。例如：
　　　　struct student
　　　　{
　　　　　　char name[12];
　　　　　　char sex;
　　　　　　struct date birthday;
　　　　　　float sc[4];
　　　　} std, pers[3], *pstd;
　　此处，在说明结构体类型 struct student 的同时，定义了一个结构体变量 std、有3个变量的结构体数组 pers 和基类型为结构体类型的指针变量 pstd。
　　（2）在说明一个无名结构体类型的同时，直接进行定义。如：上述定义的结构体中可以把 student 省略，写成：
　　　　struct
　　　　{...
　　　　} std, pers[3], *pstd;
　　这种方式与前一种的区别仅仅是省略了结构体标识名，通常用在不需要再次定义此类型结构体变量的情况。
　　（3）先说明结构体类型，再单独进行变量定义。如：
　　　　struct student
　　　　{...
　　　　};
　　　　struct student std, pers[3], pstd;
　　此处，先说明了结构体类型 struct student，再由一条单独的语句定义变量 std、数组 pers 和指针变量 pstd。使用这种定义方式应注意：关键字 struct 必须和结构体标识名 student 共同说明结构体类型。
　　（4）使用 typedef 说明一个结构体类型名，再用新类型名来定义变量。如：
　　　　typedef struct
　　　　{
　　　　　　char name[12];
　　　　　　char sex;
　　　　　　struct date birthday;
　　　　　　float sc[4];
　　　　} STREC;
　　　　STREC std, pers[3], *pstd;
　　STREC 是一个具体的结构体类型名，它能够唯一地标识这种结构体类型。因此，它可以用来定义变量，如同使用 int 、char 一样，不可再写关键字 struct。

1万 · 2016-4-30 21:10

给结构体变量、数组赋初值　　和一般变量、数组一样，结构体变量和数组也可以在定义的同时赋初值。
　　 给结构体变量赋初值　　所赋初值放在一对花括号中，如：
　　　　struct student
　　　　{
　　　　　　char name[12];
　　　　　　char sex;
　　　　　　struct date birthday;
　　　　　　float sc[4];
　　　　} std = {"Li Ming", ‘M’, 1997, 5, 10, 88.0, 76.0, 85.5, 90.0};
　　赋初值后，变量 std 内容如图所示：
　　name　　sex　　　　birthday　　sc[0]　　sc[1]　　sc[2]　　sc[3]
　　　　　　　　　year month day

Li Ming

M

1997

5

10

88.0

76.0

85.5

90.0

　　对结构体变量赋值时，C 编译程序按每个成员在结构中的顺序一一对应赋初值，不允许跳过前面的成员给后面的成员赋初值。但可以只给前面的若干成员赋初值，对后面未赋初值的成员，系统将自动为数值型和字符型数据赋初值0。
　　 给结构体数组赋初值　　由于数组中每个元素都是一个结构体，因此通常将其成员的值依次放在一对花括号中，以便区分各个元素。
　　　　struct bookcard
　　　　{
　　　　　　char num[5];
　　　　　　float money;
　　　　} bk[3] = { {"NO.1", 35.5}, {"NO.2", 25.0}, {"NO.3", 66.7} };
　　　　　　　　　/*　bk[0]　　　　　　bk[1]　　　　　　bk[2]　　*/
　　也可以通过这种赋初值的方式，隐含确定结构体数组的大小。即：由编译程序根据所赋初值的成员个数决定数组元素的个数。以下是一个给二维数组赋初值的例子：
　　　　struct
　　　　{
　　　　　　char ch;
　　　　　　int i;
　　　　　　float x;
　　　　} arr[2][3] = {
　　　　　　　　　　　　　{ {"a", 1, 3.0e10}, {"a", 2, 4.0e10}, {"a", 3, 5.0e10} },　　/*第一行*/
　　　　　　　　　　　　　{ {"b", 1, 6.0e10}, {"b", 2, 7.0e10}, {"b", 3, 8.0e10} }　　/*第二行*/
　　　　　　　　　　　};
　　根据花括号的嵌套关系，可以清楚的分辨出所赋初值与数组元素一一对应的关系。
　　 相同类型结构体变量之间的整体赋值　　ANSI C 标准允许相同类型的结构体变量之间进行整体赋值。如：
　　　　struct
　　　　{
　　　　　　char name[10];
　　　　　　int num;
　　　　} per1, per2 = {"Jhon", 46};
　　执行赋值语句：per1 = per2; 则 per2 中每个成员的值都赋给了 per1 中对应的同名成员。这种赋值方法必须要保证赋值号两边结构体变量的类型相同。

1万 · 2016-4-30 21:12

机构体（struct)

　　计算公式： space(struct)=最后一个成员的偏移量+最后一个成员数据类型的大小+末尾填充字节数（公式1）

　　　　原则：
1.每个成员的偏移量要整除本身的大小，若不能整除，在其前的成员的后面字节填充。
2.最后的结构的大小要整除最大成员的大小，若不能整除，在最后的成员的后面字节填充。　

公用体（union),是个结构，他的所有的成员相对于基地址的偏移量都为0，他的结构空间要大到足够容纳最“宽”的成员，并且对齐方式要适合于所有公用体中所有类型的成员。也就是说

上面的公式（公式1）也是适用的。

　　计算公式：　　space(union)=max(成员的偏移量)+某位填充字节

　　简单的原则：max(成员的偏移量)要整除各个成员，若不能整除，在最后的成员的后面字节填充。

注：此处偏移量：机构中某个成员的实际地址离其结构的首地址的距离。

引出问题：
1.为什么要字节对齐？
答：是为了能让计算机快速读写，是一种以时间换取空间的方式。

1万 · 2016-4-30 22:16

struct struct_data{
      int a ;//int本身占用4个字节，偏移量为0
      char b ;//char本身占用1个字节，偏移量为4
      int  c ;//1.暂时偏移量为5，编译器会判断出5不是4的整数倍，会在b的后面填充3个字节，最后c的偏移量为8，使得c的偏移量为c本身大小的整数倍；2.现在整个结构体大小暂时为12，编译器会判断12是不是其最大成员的整数倍，会在c末尾填充为整数倍，最后得出结果为12
};