結構體和聯合體簡析

相信大部分的程式猿都用到過結構體和聯合體，今天就簡單的說說結構體和聯合體。

--關於結構體和聯合體的定義

結構體：struct ，是由一系列相同類型或不同類型的資料構成資料的集合，也叫結構。其最主要的作用就是封裝。
聯合體：union，幾個不同的變數存放在同一塊記憶體地區中。也就是使用覆蓋技術，幾個變數互相覆蓋。

 --關於結構體和聯合體的長度大小計算

在結構中各成員有各自的記憶體空間，一個結構變數的總長度是各成員長度之和。

而在“聯合”中，各成員共用一段記憶體空間，一個聯合變數的長度等於各成員中最長的長度。
應該說明的是，這裡所謂的共用不是指把多個成員同時裝入一個聯合變數內，
而是指該聯合變數可被賦予任一成員值，但每次只能賦一種值，賦入新值則衝去舊值。

結構體中每一個成員都有自己的記憶體空間。因此，結構體總大小一般情況下等於各成員大小之和。

但考慮到結構體中存在記憶體對齊現象，用sizeof求長度需要特別注意這個現象：

sizeof應用在結構上的情況 
請看下面的結構： 
struct   MyStruct 
{ 
double   dda1; 
char   dda; 
int   type 
}; 

對結構MyStruct採用sizeof會出現什麼結果呢？sizeof(MyStruct)為多少呢？也許你會這樣求： 
sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13 
但是當在VC中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(MyStruct)為16。

你知道為什麼在VC中會得出這樣一個結果嗎？ 
其實，這是VC對變數儲存的一個特殊處理。為了提高CPU的儲存速度，VC對一些變數的起始地址做了“對齊”處理。在預設情況下，VC規定各成員變數存放的起始地址相對於結構的起始地址的位移量必須為該變數的類型所佔用的位元組數的倍數。下面列出常用類型的對齊(vc6.0,32位系統)。 
類型 
  對齊（變數存放的起始地址相對於結構的起始地址的位移量） 

OFFSET=sizeof(variable)*N  /* ****** N=0,1,2,3...****  */

例如：
Char 
  位移量必須為sizeof(char)即1的倍數  
int 
  位移量必須為sizeof(int)即4的倍數  
float 
  位移量必須為sizeof(float)即4的倍數  
double 
  位移量必須為sizeof(double)即8的倍數  
Short 
  位移量必須為sizeof(short)即2的倍數  

各成員變數在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊調整位置，空缺的位元組VC會自動填滿。同時VC為了確保結構的大小為結構的位元組邊界數（即該結構中佔用最大空間的類型所佔用的位元組數）的倍數，所以在為最後一個成員變數申請空間後，還會根據需要自動填滿空缺的位元組。 

下面用前面的例子來說明VC到底怎麼樣來存放結構的。 
struct   MyStruct   
{ 
double   dda1;   
char   dda; 
int   type 
}； 

為上面的結構分配空間的時候，VC根據成員變數出現的順序和對齊，先為第一個成員dda1分配空間，其起始地址跟結構的起始地址相同（剛好位移量0剛好為sizeof(double)的倍數），該成員變數佔用sizeof(double)=8個位元組；

接下來為第二個成員dda分配空間，這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為8，是sizeof(char)的倍數，所以把dda存放在位移量為8的地方滿足對齊，該成員變數佔用sizeof(char)=1個位元組；

接下來為第三個成員type分配空間，這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為9，不是sizeof(int)=4的倍數，為了滿足對齊對位移量的約束問題，VC自動填滿3個位元組（這三個位元組沒有放什麼東西），這時下一個可以分配的地址對於結構的起始地址的位移量為12，剛好是sizeof(int)=4的倍數，所以把type存放在位移量為12的地方，該成員變數佔用sizeof(int)=4個位元組；這時整個結構的成員變數已經都分配了空間。

總的佔用的空間大小為：8+1+3+4=16，剛好為結構的位元組邊界數（即結構中佔用最大空間的類型所佔用的位元組數sizeof(double)=8）的倍數，所以沒有空缺的位元組需要填充。所以整個結構的大小為：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3個位元組是VC自動填滿的，沒有放任何有意義的東西。 

下面再舉個例子，交換一下上面的MyStruct的成員變數的位置，使它變成下面的情況： 
struct   MyStruct   
{ 
  char   dda; 
  double   dda1;     
  int   type 
}； 
這個結構佔用的空間為多大呢？在VC6.0環境下，可以得到sizeof(MyStruc)為24。結合上面提到的分配空間的一些原則，分析下VC怎麼樣為上面的結構分配空間的。（簡單說明） 
struct   MyStruct   
{ 
    char   dda;

//位移量為0，滿足對齊，dda佔用1個位元組； 

  double   dda1;//下一個可用的地址的位移量為1，不是sizeof(double)=8的倍數，需要補足7個位元組才能使位移量變為8（滿足對齊 方式），因此VC自動填滿7個位元組，dda1存放在位移量為8 的地址上，它佔用8個位元組。 

  int   type；//下一個可用的地址的位移量為16，是sizeof(int)=4的倍 數，滿足int的對齊，所以不需要VC自動填滿，type存放在位移量為16的地址上，它佔用4個位元組。 
}；

//所有成員變數都分配了空間，空間總的大小為1+7+8+4=20，不是結構的節邊界數（即結構中佔用最大空間的類型所佔用的位元組數sizeof(double)=8）的倍數，所以需要填充4個位元組，以滿足結構的大小為sizeof(double)=8的倍數。 所以該結構總的大小為：sizeof(MyStruc)為1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個位元組是VC自動填滿的，沒有放任何有意義的東西。

我們在編程過程中一定要注意結構體大小計算帶來的影響，例如，在指標讀取E2PROM上的資料時，當這個資料是結構體時，你指標的位移量就要考慮結構體的記憶體對齊，那樣指標才會正常在資料區移動，不會出現指標移到錯誤的位置，進而帶來的讀取資料出現錯誤，而使整個程式在運行上出現各種錯誤，這個在編程中必須注意！
共用體又叫聯合體，每一個成員都共用記憶體空間。因此，共用體大小等於成員中最大的那個大小。

結構體佔用的記憶體空間,是其元素,占空間的總和,而共用體是,元素中佔用空間最大的元素的空間!所以共用體在空間開銷上要小一點!聯合體計算長度就比較簡單，聯合體的特點適合使用在賦值唯一的函數中，運用聯合體更加的節約地址空間，這在嵌入式開發中經常運用到！