C语言中数据类型和结构体大小问题

  在c语言中,如果运行平台是32位的,则int所占字节数为4字节,而short为两个字节,无符号数值类型和对应数值类型大小一致.

struct s1{
 char *ptr,ch;
 union A{
    short a,b;
    unsigned int c:2,d:1;
    };
  struct s1 *next;
};
//这样是12个字节

struct s1{
 char *ptr,ch;
 union {
    short a,b;
    unsigned int c:2,d:1;
    };
  struct s1 *next;
};

//这样是16个字节

上述两个的主要区别在联合的处理上,联合如果不声明A,表示声明了结构体的一个成员,是需要占内存的,而如果声明A,表示定义的是一个类型,不用占用内存.

联合的大小取决于其中最大的数据类型的内存分配大小,联合在内存中是叠加存放的.

指针相当于无符号的整形,32位系统中是32位4个字节,涉及到取大小的时候要考虑内存对齐的影响,因此字面所占字节和实际运行中的不一致,一般求内存大小指的是实际运行大小.

因此第一组的内存大小即为:一个char类型的指针,一个char类型的变量和一个结构体类型指针的大小,考虑内存对齐,分别为4字节,4字节(实际占1字节),4字节,因此结果是12字节

而第二组的内存大小,因为union作为结构体成员出现,因此考虑去内存,同时内存叠加,short占2个字节,unsigned int占4个字节,因此union的总体大小事4个字节.结果为16字节

为了使CPU对变量的进行快速高效的访问，变量的起始地址应该满足某些特性，即所谓的对齐。关于字节对齐有两个重要的宏，#pragma pack (n)和#pragma pack 第一个宏是强制编译器一般以n的倍数进行地址对齐（还有特殊情况以小于n的字节数进行对齐），第二个宏结束前面设置的对齐方式，恢复到编译器默认的对齐方式。在Visual C++下默认的字节对齐数为8。

    结构体中的变量item在结构体中相对于首地址的偏移量应该是 X 的倍数，X 由如下式子确定：X=min(n,sizeof(item))，举个例子(设n为8）：struct Test { char c1; char c2; int i}; 如果定义了变量Test t ，那么在存储 t 的 i 时 X 就应该是min(8，sizeof（int））即为4的倍数，即 i 相对于结构体首地址的偏移量必须是4的倍数，所以 t 的大小就应该为8字节（在c1和c2后填充了两个字节以满足前述条件）。对于struct { char c1; char c2}不会出现填充的的情况，每个成员相对首地址的偏移量也满足是X的倍数（此时X为1），其大小为2字节。      

    而对于结构struct {char c1; double d;}，默认情况下这种结构体变量占用16字节（在c1后填充了7个字节以满足字节对齐）。如果强制编译器以4字节对齐，即在声明这种结构的变量前面有#pragma pack (4)，此时X为4，则此种类型结构体变量占用的内存为12字节。

    再看 struct {char c1; double d; char c2;}; 在默认字节对齐的方式下，输出其大小为24，呵呵，这是因为编译器还有一条规定：结构体变量的大小必须要为X（同上定义）的倍数，如果不满足，就会在最后一个成员后填充最少字节数以满足此条件。 如果定义此结构体前有#pragma pack(4)，则输出大小为16。

    还有一种特殊情况，就是空结构体。在Visual C++下其大小为1，即struct{}类型的变量在VC下输出其大小是1，解释就是VC为每个结构体变量分配一个字节的内存，以使该变量有个地址；而在gcc下输出其大小为0，我的理解是既然此结构体一个成员都没有，程序中就不会访问它，因此也不必分配内存，如果编译器碰到有访问此结构体成员的情况就会报错。

    最后一种情况，结构体成员中有结构体成员的情况，如 struct test1 { char c1; int i ; char c2 ;};        struct test2 { int i; struct test1 t1; char c2; };此时考虑在确定上述的X时会把t1拆散成基本数据类型来处理，而考虑test2结构大小时又会把t1作为一个整体来对待，但此时所谓的整体是把test1中确定的那个最大的X拿出来来确定test2的X。 故默认情况下，结构test2类型变量的大小为：20(test1中最大的X被确定为4，test2中也为4，t1占12个字节，在c2后又填充了3字节，总共20字节)。举个例子：

    struct test1 {char c1;        double d;           char c2;};

    struct test2 { int i;      struct test1 t1;         char c2;};

    默认情况下，结构体test2的大小为40（最大的X被确定为8），强制4字节对齐时大小为24。其实这可以理解为编译器的另一条规则：结构体的首地址必须为其最大的那个X的整数倍。