- union u
- {
- double a;
- int b;
- };
-
- union u2
- {
- char a[13];
- int b;
- };
-
- union u3
- {
- char a[13];
- char b;
- };
-
- cout<<sizeof (u)<<endl;
- cout<<sizeof (u2)<<endl;
- cout<<sizeof (u3)<<endl;
union u
{
double a;
int b;
};
union u2
{
char a[13];
int b;
};
union u3
{
char a[13];
char b;
};
cout<<sizeof(u)<<endl; // 8
cout<<sizeof(u2)<<endl; // 16
cout<<sizeof(u3)<<endl; // 13
union的大小取决于它所有的成员中,占用空间最大的一个成员的大小 。所以对于u来说,大小就是最大的double类型成员a了,所 以sizeof(u)=sizeof(double)=8。但是对于u2和u3,最大的空间都是char[13]类型的数组,为什么u3的大小是13,而 u2是16呢?关键在于u2中的成员int b。由于int类型成员的存在,使u2的对齐方式变成4,也就是说,u2的大小必须在4的对界上,所以占用的空间变成了16 (最接近13的对界)。
结论:复合数据类型,如union,struct,class的对齐方式为成员中对齐方式最大的成员的对齐方式 。
顺便提一下CPU对界问题,32的C++采用8位对界来提高运行速度,所以编译器会尽量把数据放在它的对界上以提高内存命中率。对界是可以更改的,使用#pragma pack(x)宏可以改变编译器的对界方式,默认是8。C++固有类型的对界取编译器对界方式与自身大小中较小的一个。例如,指定编译器按2对界,int 类型的大小是4,则int的对界为2和4中较小的2。在默认的对界方式下,因为几乎所有的数据类型都不大于默认的对界方式8(除了long double),所以所有的固有类型的对界方式可以认为就是类型自身的大小。更改一下上面的程序:
- #pragma pack(2)
- union u2
- {
- char a[13];
- int b;
- };
-
- union u3
- {
- char a[13];
- char b;
- };
- #pragma pack(8)
-
- cout<<sizeof (u2)<<endl;
- cout<<sizeof (u3)<<endl;
#pragma pack(2)
union u2
{
char a[13];
int b;
};
union u3
{
char a[13];
char b;
};
#pragma pack(8)
cout<<sizeof(u2)<<endl; // 14
cout<<sizeof(u3)<<endl; // 13
由于手动更改对界方式为2,所以int的对界也变成了2,u2的对界取成员中最大的对界,也是2了,所以此时sizeof(u2)=14。
结论:C++固有类型的对界取编译器对界方式与自身大小中较小的一个 。
struct的sizeof问题
因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂,看下面的例子:(默认对齐方式下)
- struct s1
- {
- char a;
- double b;
- int c;
- char d;
- };
-
- struct s2
- {
- char a;
- char b;
- int c;
- double d;
- };
-
- cout<<sizeof (s1)<<endl;
- cout<<sizeof (s2)<<endl;
struct s1
{
char a;
double b;
int c;
char d;
};
struct s2
{
char a;
char b;
int c;
double d;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16
同样是两个char类型,一个int类型,一个double类型,但是因为对界问题,导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆放 法,我举例子说明一下:首先,CPU判断结构体的对界,根据上一节的结论,s1和s2的对界都取最大的元素类型,也就是double类型的对界8。然后开 始摆放每个元素。
对于s1,首先把a放到8的对界,假定是0,此时下一个空闲的地址是1,但是下一个元素d是double类型,要放到8的对界上,离1最接近 的地址是8了,所以d被放在了8,此时下一个空闲地址变成了16,下一个元素c的对界是4,16可以满足,所以c放在了16,此时下一个空闲地址变成了 20,下一个元素d需要对界1,也正好落在对界上,所以d放在了20,结构体在地址21处结束。由于s1的大小需要是8的倍数,所以21-23的空间被保 留,s1的大小变成了24。
对于s2,首先把a放到8的对界,假定是0,此时下一个空闲地址是1,下一个元素的对界也是1,所以b摆放在1,下一个空闲地址变成了2;下 一个元素c的对界是4,所以取离2最近的地址4摆放c,下一个空闲地址变成了8,下一个元素d的对界是8,所以d摆放在8,所有元素摆放完毕,结构体在 15处结束,占用总空间为16,正好是8的倍数。
这里有个陷阱,对于结构体中的结构体成员,不要认为它的对齐方式就是他的大小,看下面的例子:
- struct s1
- {
- char a[8];
- };
-
- struct s2
- {
- double d;
- };
-
- struct s3
- {
- s1 s;
- char a;
- };
-
- struct s4
- {
- s2 s;
- char a;
- };
-
- cout<<sizeof (s1)<<endl;
- cout<<sizeof (s2)<<endl;
- cout<<sizeof (s3)<<endl;
- cout<<sizeof (s4)<<endl;
struct s1
{
char a[8];
};
struct s2
{
double d;
};
struct s3
{
s1 s;
char a;
};
struct s4
{
s2 s;
char a;
};
cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;
s1和s2大小虽然都是8,但是s1的对齐方式是1,s2是8(double),所以在s3和s4中才有这样的差异。
所以,在自己定义结构体的时候,如果空间紧张的话,最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。
- struct {
- int n;
- char s[10];
- union {
- int a[5];
- char b;
- double c;
- } u_a;
- } b;
-
-
-
-
struct {
int n;
char s[10];
union {
int a[5];
char b;
double c;
} u_a;
} b;
/* printf("%d/n", sizeof(b.n));//4
printf("%d/n", sizeof(b.s));//10
printf("%d/n", sizeof(b.u_a));//24
printf("%d/n", sizeof(b));//40*/
结论:struct 里面的元素是顺序存储的,每个元素占用的字节数根据对齐字节数N(struct 里占用字节最多的元素与CPU对齐字节数中较小的一个)进行调整.如果从左至右M个元素加起来的字节数大于N,则按从右至左舍去K个元素直至M-K个元素 加起来的字节数小于等于N,如果等于N则不用字节填充,小于N则把M-K-1的元素填充直至=N .