Question

C/C++ 关于union的一些疑惑，求高手帮忙解惑

由一道题引入：

下面程序的输出结果为：

#program pack(8)
union A
{
char c[14];
int b;
};

int main(void)
{

printf("size: %d\n", sizeof(A));

return 0;
}

A. 4 B.16 C.12 D.14

答案是：B.16

为什么答案是16呢？我试着改为c[12]，结果是12。
有int b情况下，改为c[13],c[14],c[15],c[16]结果都是16。 c[17]结果是20.
没有int b情况下，改为c[13],c[14],c[15],c[16]，结果分别是13，14，15，16

求解释这种现象

下面为一些union的资料：

一直以来，union都是个很少用到的东西，对于这些不常用的结构往往记不住。这次看书又看到了，还是学习一下吧。
一般在Windows API的一些数据结构中才能看到这个union，其实并不复杂。本质上来说和结构体是一样的，但是从包装的角度来看有差异。
1、union中可以定义多个成员，union的大小由最大的成员的大小决定。
2、union成员共享同一块大小的内存，一次只能使用其中的一个成员。
3、对某一个成员赋值，会覆盖其他成员的值（也不奇怪，因为他们共享一块内存。但前提是成员所占字节数相同，当成员所占字节数不同时只会覆盖相应字节上的值，比如对char成员赋值就不会把整个int成员覆盖掉，因为char只占一个字节，而int占四个字节）
4、联合体union的存放顺序是所有成员都从低地址开始存放的。
下面看一个简单的代码：
#include <stdio.h>

typedef union{
char c;
int a;
int b;
}Demo;

int main(int argc, char **argv)
{
Demo d;
d.c = 'H';
d.a = 10;
d.b = 12;

printf("size: %d\n", sizeof(d));
printf("%c\t%d\t%d\n", d.c, d.a, d.b);

return 0;
}

//输出：
size:4
能不能帮我讲一下 #pragma pack 是什么意思呢？

我查到了下面的说明，但还不怎么懂：

伪指令#pragma pack 吧

在C语言中，结构是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如数组、结构、联合等等）的数据单元。在结构中，编译器为结构的每个成员按其自然对界（alignment）条件分配空间；各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间
一般地，可以通过下面的两种方法改变缺省的对界条件：
　　· 使用伪指令#pragma pack ([n])
　　· 在编译时使用命令行参数
比如有一个数据结构：
struct{
char c;
short s;
long l;
};

用pack(1)时的相对地址为：c:+0, s:+1, l:+3, 结构大小为7字节
用pack(2)时的相对地址为：c:+0, s:+2, l:+4, 结构大小为8字节
用pack(4)时的相对地址为：c:+0, s:+4, l:+8, 结构大小为12字节

Answer 1

这里面有个 内存对齐的问题
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。

也就是说 int b开始的位置是4的倍数 ，因为int 占4个字节

追问

能不能帮我讲一下 #pragma pack 是什么意思呢？

我查到了上面的说明，但还不怎么懂。（见上面）。多谢，谢谢

追答

VC中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。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。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；否则必须为n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
以上结构体的大小为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大小为1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移量为4，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4）,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(8)，那么我们可以得到结构的大小为24。

Answer 2

很明显，这个和字节对齐有关系的，
union A
{
char c[14];
int b;
};

int是4字节的，所以sizeof(A)必须是4的整数倍

追问

能不能帮我讲一下 #pragma pack 是什么意思呢？

我查到了上面的说明，但还不怎么懂。（见上面）。十分感谢