union联合体与内存对齐

本文为摘抄并修改，原文：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2011/10/03/2198493.html
联合体例子：

union U
{
    char s[9];
    int n;
    double d;
};

s占9字节，n占4字节，d占8字节，因此sizeof(U)至少9字节。然而用运算符sizeof测试其大小为16。这是因为字节对齐，9既不能被4整除，也不能被8整除。因此补充字节到16，这样就符合所有成员的自身对齐了。
从这里可以看出联合体所占的空间不仅取决于最宽成员，还跟所有成员有关系。即其大小必须满足两个条件：

• 1)大小足够容纳最宽的成员；
• 2)大小能被其包含的所有基本数据类型的大小所整除。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

union U1
{
    char s[9];
    int n;
    double d;
};

union U2
{
    char s[5];
    int n;
    double d;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    union  U1 u1;
    union U2 u2;
    printf("%ld\n",sizeof(u1));
    printf("%ld\n",sizeof(u2));
    printf("0x%p\n",&u1);
    printf("0x%p\n",&u1.s);
    printf("0x%p\n",&u1.n);
    printf("0x%p\n",&u1.d);
    u1.n=1;
    printf("%d\n",u1.s[0]);
    printf("%lf\n",u1.d);
    
    u1.n=97;
    printf("%c\n",u1.s[0]);
    return 0;
}

cloud@cloud:/web/code/c$ ./union 
16
8
0x0x7ffffdc698a0
0x0x7ffffdc698a0
0x0x7ffffdc698a0
0x0x7ffffdc698a0
1
0.000000
a

对于sizeof(u1)=16。因为u1中s占9字节，n占4字节，d占8字节，因此至少需要9字节。其包含的基本数据类型为char，int，double分别占1，4，8字节，为了使u1所占空间的大小能被1，4，8整除，则需填充字节以到16，因此sizeof(u1)=16.

对于sizeof(u2)=8。因为u2中s占5字节，n占4字节，d占8字节，因此至少需要8字节。其包含的基本数据类型为char，int，double分别占1，4，8字节，为了使u2所占空间的大小能被1，4，8整除，不需填充字节，因为8本身就能满足要求。因此sizeof(u2)=8。

从打印出的每个成员的基地址可以看出，联合体中每个成员的基地址都相同，等于联合体变量的首地址。

对u1.n=1，将u1的n赋值为1后，则该段内存的前4个字节存储的数据为00000001 00000000 00000000 00000000

因此取s[0]的数据表示取第一个单元的数据，其整型值为1，所以打印出的结果为1.

至于打印出的d为0.000000愿意如下。由于已知该段内存前4字节的单元存储的数据为00000001 00000000 00000000 00000000，从上面打印结果48，204，64，0可以知道后面4个字节单元中的数据为00110000 11001100 01000000 00000000，因此其表示的二进 制浮点数为

00000000 01000000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001

对于double型数据，第63位0为符号位，62-52 00000000100为阶码，0000 11001100 00110000 00000000 00000000 00000000 00000001为尾数，根据其值知道尾数值约为0，而阶码为4-1023=-1019，因此其表示的浮点数为1.0*2^(-1019)=0.00000000000......，因此输出结果为0.000000。

至于

u1.n=97;
printf("%c\n",u1.s[0]);
return 0;

我这里写入的是4字节的int型数据97；
却以字符串格式来打印，打印出ascii对应97的字母a。

为什么要内存对齐？
http://www.jianshu.com/p/0355f83ff557