结构体和联合体的大小，结构体内存对齐的原因、规则以及柔性数组

以下代码运行环境为64位平台下的VS2013

结构体的大小：

例：

typedef struct fun
{
int a;
char b;
double c;
short d;
};
int main()
{
int ret = sizeof(Fun);
cout << "ret= " << ret <<"\n"<< endl;
system("pause");
return 0;
}

对齐过程分析（对齐参数为其他的同理）：



运行结果：



联合体的大小：

union Fun
{
int a;
char b;
double c;
short d;
};
int main()
{
int ret = sizeof(Fun);
cout << "ret= " << ret <<"\n"<< endl;
system("pause");
return 0;
}

运行结果：



当联合体中有数组时，如下：

union Fun
{
int a[7];
char b[9];
double c;
short d[4];
};
int main()
{
int ret = sizeof(Fun);
cout << "ret= " << ret <<"\n"<< endl;
system("pause");
return 0;
}

运行结果：



求联合体大小过程分析：

当联合体中无数组时，联合体的大小为联合体中变量类型最大的字节长度；

当联合体中有数组时，联合体的大小最小为字节数最大的数组，同时也要是字节数最大的变量类型的最小整数倍。

结构体内存对齐的原因：

1、平台原因：不同的硬件平台对内存的处理有很大的不同，不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据，一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定的地址开始存取，否则会抛出异常。

2、性能原因：数据结构（尤其是栈）更应该在自然边界上对齐。因为为了访问未对齐的内存，处理器需作两次内存访问，如果内存对齐，则只需一次访问即可，大大提高了读取效率。

结构体内存对齐的规则：

1、每个成员按自己的方式对齐，即每个成员按其类型的对齐参数(通常是这个类型的大小)和指定对齐参数(这里默认是4字节)中较小的一个对齐，并且结构的长度必须为所用过的所有对齐参数的最小整数倍,不够就补空字节。

2、结构体的总长度为指定对齐参数或默认对齐参数的最小整数倍，不够补空字节。

注：不同平台下的默认对齐参数不同，32位平台环境下的默认对齐参数为4，也可以通过#pragma pack(n)自行设置

柔性数组：

结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做柔性数组成员，但结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。 柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。

typedef struct fun
{
int a;
char b;
double c;
short d;
int e[];//也可写为int e[0],但有的编译器会报错
}Fun;
int main()
{
int ret = sizeof(Fun);
cout << "ret= " << ret <<"\n"<< endl;
system("pause");
return 0;
}

运行结果：



运行结果表明sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

这样就可以定义一个可变长的结构体。（柔性数组通常在变长结构体中使用）

C语言:Fun

p=(Fun*)malloc(sizeof(Fun)+10*sizeof(int));

C++: Fun

p=(Fun*)new(sizeof(Fun)+10*sizeof(int));

这样我们就产生了一个长为10的Fun类型的东西用p->e
就能简单地访问可变长元素，原理十分简单，分配了比sizeof(Fun)多的内存后int e[0]就有了其意义了，它指向的是short d后面的内容，是没有内存需要的，而在分配时多分配的内存就可以由其来操控，是个十分好用的技巧。

而释放同理：

C语言： free(p);

C++： delete []p;

优点：

1.结构体无需分配新的存储变长数组的空间；

2.释放比较方便；