struct与union字节大小的终极解释

1、字节对齐的细节和编译器实现相关，但一般而言,如在windows下,就VC而言，满足一下三个准则：
1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；

即：在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量:sizeof(类型)或其倍数
3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）

即：最大sizeof(类型)的整数倍

类型
对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）

Char   偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int  偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float  偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double 偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数 

Short  偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

简单说明：

struct DoNothing

{

};

这个sizeof(DoNothing)肯定是1的，原因是一个“没有空间”的变量如何去取它的地址呢？如果有两个不同的空struct如何去区分它们呢？这样编译器就只好这么处理了。

struct MyStruct
{

char dda;       //偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；

double dda1;  //下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8的地址上，它占用8个节。

int type；    //下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存/放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。

}；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1 7 8 4=20，不是结构的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof 字串2(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为sizeof(double)=8的倍数。

所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1 7 8 4 4=24。其中总的有7 4=11个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

2、如何修改编译器的默认对齐值? 
1.在VC IDE中，可以这样修改：[Project]|[Settings],c/c++选项卡Category的Code Generation选项的Struct Member Alignment中修改，默认是8字节。 
2.在编码时，可以这样动态修改：#pragma pack .注意:是pragma而不是progma. 
1) n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏 移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。
2) 结构的总大小也有个约束条 件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数，否则是n的倍数。

总结,struct的大小通过以下两点即可得出：

1.数据成员对齐规则：
n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量：min(sizeof(类型)，对齐方式)或其倍数.
2.整体对齐规则：
结构的总大小也有个约束条件：min(最大的sizeof(类型)，对齐方式)的倍数.

下面举例说明其用法。
#pragma pack(push) //保存对齐状态
#pragma pack(4)//设定为4字节对齐

struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};

#pragma pack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为 m4分配空间，这时其偏移量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于n）,m4占用8个字节。接 着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如 果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。

3、Union

union的长度取决于其中的长度最大的那个成员变量的长度。即union中成员变量是重叠摆放的，其开始地址相同。

其实union(共用体)的各个成员是以同一个地址开始存放的,每一个时刻只可以存储一个成员,这样就要求它在分配内存单元时候要满足两点:   
  1.一般而言,共用体类型实际占用存储空间为其最长的成员所占的存储空间；   
  2.若是该最长的存储空间对其他成员的元类型(如果是数组,取其类型的数据长度,例int   a[5]为4)不满足整除关系,该最大空间自动延伸;   
  我们来看看这段代码:

  union   mm{   

  char   a;//元长度1   

  int   b[5];//元长度4   

  double   c;//元长度8   

  int   d[3]; //元长度4

  };   

本来mm的空间应该是sizeof(int)*5=20;但是如果只是20个单元的话,那可以存几个double型(8位)呢?两个半?当然不可以,所以mm的空间延伸为既要大于20,又要满足其他成员所需空间的整数倍,,因为含有double元长度8，故大小为24。
所以union的存储空间先看它的成员中哪个占的空间最大,拿他与其他成员的元长度比较,如果可以整除就行。

thx for：

http://www.cnblogs.com/alexkk2011/archive/2011/03/30/2000057.html

http://hi.baidu.com/gaomanyi/blog/item/9cf279638b96cb660d33fad0.html

http://blog.csdn.net/vincent_1011/article/details/4479965