1.联合与结构

上一节中我们使用struct关键词，组合不同的类型让它们成为一个新的类型。

例如，我们想组合char、short、long long，可以像如下代码写法。

struct {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}s;

对于结构struct的讨论在上一节已经够多了。在一节中，我们讨论和结构语法类似的联合，关键词为union。

联合char、short、long long，可以像如下代码写法。

union {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}u;

联合的语法非常类似于结构的语法，几乎仅仅换了一个关键词而已。让我们来看看，它们之间有什么差别？

我们先使用sizeof分别测试一下它们的大小。

struct {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}s;

union {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}u;

printf("sizeof s %d\n", sizeof(s));
printf("sizeof u %d\n", sizeof(u));

结构s测得大小为16，而联合u测得大小为8。

对于结构来说，char占用1字节，short占用2个字节。long long占用8字节。如果它们相邻紧密排列，按理说会占用11个字节。

似乎两个结果都有些奇怪。让我们将其成员的地址打印出来，详细地分析一下，它们的内存排布情况。

struct {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}s;

union {
    char c;
    short s;
    long long ll;
}u;

printf("&s.c %d \n", &s.c);
printf("&s.s %d \n", &s.s);
printf("&s.ll %d \n\n", &s.ll);
printf("&u.c %d \n", &u.c);
printf("&u.s %d \n", &u.s);
printf("&u.ll %d \n", &u.ll);

结构s的成员c的首地址为8649904。 结构s的成员s的首地址为8649906。 结构s的成员ll的首地址为8649912。

根据地址，我们画出了结构s各个成员的内存排布情况。char与short只留空了一个字节，而short与long long之间留空了4个字节。

这种现象被称为内存对齐，虽然会浪费一些内存空间，对齐后的数据能够被更快的访问。

内存对齐有一套规则，这里我们并不展开讨论结构中的成员是如何对齐的了。我们接着往下看，看看联合中的成员的内存排布情况。

联合u的成员c的首地址为8649896。 联合u的成员s的首地址为8649896。 联合u的成员ll的首地址为8649896。

似乎联合中成员的首地址是重叠的。

没错，联合中的成员首地址是重叠的，这意味着联合的大小为联合中最大成员的大小。

接下来，我们进一步研究联合的性质。