C语言结构体对齐问题，是面试必备问题。
本文，除了用图解的方式讲清楚结构体知识点外，还将为你解答以下问题：

• 为什么会有结构体内存对齐？
• 结构体怎么对齐？
• 学习结构体对齐有什么用？
• 结构体对齐有没有实际应用？
  

---

▍结构体内存对齐的原因

一句话，为了提高效率，这个跟芯片设计有关。
自从我们刚学习编程开始，就会接触到例如字、双字、四字等概念这里涉及到内存边界问题，它们的地址分别是可被2/4/8整除的。另外，在汇编中，不同长度的内存访问会用到不同的汇编指令。如果，一块内存在地址上随便放的，CPU有可能就会用到多条指令来访问，这就会降低效率。对于32位系统，如下图的A可能需要2条指令访问，而B只需1条指令。

---

▍结构体内存对齐的规则

1. C语言基本类型的大小
不要瞎猜，直接上代码。每个平台都不一样，请读者自行测试，以下我是基于Windows上MinGW的GCC测的。

1. 
   
2. #define BASE_TYPE_SIZE(t)   printf("%12s : %2d Byte%s\n", #t, sizeof(t), (sizeof(t))>1?"s":"")
   
3. void base_type_size(void)
   
4. {
   
5.     BASE_TYPE_SIZE(void);
   
6.     BASE_TYPE_SIZE(char);
   
7.     BASE_TYPE_SIZE(short);
   
8.     BASE_TYPE_SIZE(int);
   
9.     BASE_TYPE_SIZE(long);
   
10.     BASE_TYPE_SIZE(long long);
    
11.     BASE_TYPE_SIZE(float);
    
12.     BASE_TYPE_SIZE(double);
    
13.     BASE_TYPE_SIZE(long double);
    
14.     BASE_TYPE_SIZE(void*);
    
15.     BASE_TYPE_SIZE(char*);
    
16.     BASE_TYPE_SIZE(int*);
    
17.    
    
18.     typedef struct
    
19.     {
    
20.     }StructNull;
    
21.     BASE_TYPE_SIZE(StructNull);
    
22.     BASE_TYPE_SIZE(StructNull*);
    
23. }

复制代码

结果是：

1. 
   
2.         void :  1 Byte
   
3.         char :  1 Byte
   
4.        short :  2 Bytes
   
5.          int :  4 Bytes
   
6.         long :  4 Bytes
   
7.    long long :  8 Bytes
   
8.        float :  4 Bytes
   
9.       double :  8 Bytes
   
10. long double : 12 Bytes
    
11.        void* :  4 Bytes
    
12.        char* :  4 Bytes
    
13.         int* :  4 Bytes
    
14.   StructNull :  0 Byte
    
15. StructNull* :  4 Bytes

复制代码

这些内容不用记住，不同平台是不一样的，使用之前，一定要亲自测试验证下，但是可以总结出以下信息：

• void类型不是空的，占一个字节
  
• long不一定比int大
• C语言空结构体的大小为0（注意：C++的为1）
• 不管什么类型，指针都是相同大小的
  
  
  

2. C语言结构体的内存对齐
我先看个例子：

1. 
   
2. #define offset(type, member)      (size_t)&(((type *)0)->member)
   
3. #define STRUCT_E_ADDR(s,e)          printf("%5s size = %2d %16s addr: %p\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, &s.e)
   
4. #define STRUCT_E_OFFSET(s,e)        printf("%5s size = %2d %16s offset: %2d\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, offset(__typeof__(s),e))
   
5. #define STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s,e)   printf("%5s size = %2d %16s addr: %p, offset: %2d\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, &s.e, offset(__typeof__(s),e))
   
6. 
   
7. typedef struct
   
8. {
   
9.     int e_int;
   
10.     char e_char;
    
11. }S1;
    
12. S1 s1;
    
13. STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s1, e_int);
    
14. STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s1, e_char);
    
15. typedef struct
    
16. {
    
17.     int e_int;
    
18.     double e_double;
    
19. }S11;
    
20. S11 s11;
    
21. STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_int);
    
22. STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_double);

复制代码

咦……这宏定义是啥意思？传送门：《基于C99规范，最全C语言预处理知识总结》输出结果：

1. 
   
2.    s1 size =  8         s1.e_int addr: 0028FF28, offset:  0
   
3.    s1 size =  8        s1.e_char addr: 0028FF2C, offset:  4
   
4.   s11 size = 16        s11.e_int addr: 0028FF18, offset:  0
   
5.   s11 size = 16     s11.e_double addr: 0028FF20, offset:  8

复制代码

结论1：一般情况下，结构体所占的内存大小并非元素本身大小之和。

结论2：不严谨地，结构体内存的大小按最大元素大小对齐。
继续看例子：

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int;
   
5.         long double e_ld;
   
6.     }S12;
   
7. 
   
8.     typedef struct
   
9.     {
   
10.         long long e_ll;
    
11.         long double e_ld;
    
12.     }S13;
    
13. 
    
14.     typedef struct
    
15.     {
    
16.         char e_char;
    
17.         long double e_ld;
    
18.     }S14;
    
19. 
    
20.     S12 s12;
    
21.     S13 s13;
    
22.     S14 s14;
    
23.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s12, e_int);
    
24.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s12, e_ld);
    
25.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s13, e_ll);
    
26.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s13, e_ld);
    
27.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s14, e_char);
    
28.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s14, e_ld);

复制代码

输出结果：

1. 
   
2.   s12 size = 16        s12.e_int addr: 0028FF08, offset:  0
   
3.   s12 size = 16         s12.e_ld addr: 0028FF0C, offset:  4
   
4.   s13 size = 24         s13.e_ll addr: 0028FEF0, offset:  0
   
5.   s13 size = 24         s13.e_ld addr: 0028FEF8, offset:  8
   
6.   s14 size = 16       s14.e_char addr: 0028FEE0, offset:  0
   
7.   s14 size = 16         s14.e_ld addr: 0028FEE4, offset:  4

复制代码

出现问题了，你看s12和s14，sizeof(long long)应该是12，按结论而推断sizeof(s12)和sizeof(s13)应该都是24。
这里跟平台和编译器的一个模数有关。
对结论2修正：结构体内存大小应按最大元素大小对齐，如果最大元素大小超过模数，应按模数大小对齐。
额外再送一条结论：如果结构体的最大元素大小超过模数，结构体的起始地址是可以被模数整除的。如果，最大元素大小没有超过模数大小，那它的起始地址是可以被最大元素大小整除。
那么，这个模数是什么？

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。

网上流传一个表：

平台	长度/模数	char	short	int	long	float	double	long long	long double
Win-32	长度	1	2	4	4	4	8	8	8
	模数	1	2	4	4	4	8	8	8
Linux-32	长度	1	2	4	4	4	8	8	12
	模数	1	2	4	4	4	4	4	4
Linux-64	长度	1	2	4	8	4	8	8	16
	模数	1	2	4	8	4	8	8	16

本文的的例子我用的是MinGW32的GCC来测试，你猜符合上表的哪一项？
别急，再看一个例子：

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int;
   
5.         double e_double;
   
6.     }S11;
   
7.     S11 s11;
   
8.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_int);
   
9.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_double);

复制代码

结果是：

1. 
   
2.   s11 size = 16        s11.e_int addr: 0028FF18, offset:  0
   
3.   s11 size = 16     s11.e_double addr: 0028FF20, offset:  8

复制代码

很明显，上表没有一项完全对应得上的。简单汇总以下我测试的结果：

长度/模数	char	short	int	long	float	double	long long	long double
长度	1	2	4	4	4	8	8	12
模数	1	2	4	4	4	8	8	8

所以，再强调一下：因为环境的差异，在你参考使用之前，请自行测试一下。另外，提一下：这个模数是可以改变的，可以用预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。例如

1. 
   
2. #pragma pack(1)
   
3. typedef struct
   
4. {
   
5.     char e_char;
   
6.     long double e_ld;
   
7. }S14;
   
8. #pragma pack()

复制代码

#pragma是啥玩意？有兴趣可以看看：《基于C99规范，最全C语言预处理知识总结》
好了，我们继续，这似乎没啥技术含量，我们提升下难度：

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int;
   
5.         char e_char1;
   
6.         char e_char2;
   
7.     }S2;
   
8. 
   
9.     typedef struct
   
10.     {
    
11.         char e_char1;
    
12.         int e_int;
    
13.         char e_char2;
    
14.     }S3;
    
15.     S2 s2;
    
16.     S3 s3;

复制代码

你觉得这俩结构体所占内存是一样大吗？那你就错了：

1. 
   
2.    s2 size =  8         s2.e_int addr: 0028FED4, offset:  0
   
3.    s2 size =  8       s2.e_char1 addr: 0028FED8, offset:  4
   
4.    s2 size =  8       s2.e_char2 addr: 0028FED9, offset:  5
   
5.    s3 size = 12       s3.e_char1 addr: 0028FEC4, offset:  0
   
6.    s3 size = 12         s3.e_int addr: 0028FEC8, offset:  4
   
7.    s3 size = 12       s3.e_char2 addr: 0028FECC, offset:  8

复制代码

why？
上个图先看看，它们内存是怎么对齐的：

我们套一遍那几条结论就可以知道：
理解按最大元素大小或模数对齐，就可以看到S2的内存分布；
对于S3，e_int的位置地址，肯定是要按int的大小对齐的（地址可被int大小整除），这样才能提高访问效率。同时，这导致了很大的内存浪费。
以上例子，我们看到挨在一起的两个char会放在同一个对齐单元，如果挨在一起的short和char会不会放一起？

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         char e_char1;
   
5.         short e_short;
   
6.         char e_char2;
   
7.         int e_int;
   
8.         char e_char3;
   
9.     }S4;
   
10.     S4 s4;
    
11.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char1);
    
12.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_short);
    
13.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char2);
    
14.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_int);
    
15.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char3);

复制代码

输出结果：

1. 
   
2.    s4 size = 16       s4.e_char1 addr: 0028FEB4, offset:  0
   
3.    s4 size = 16       s4.e_short addr: 0028FEB6, offset:  2
   
4.    s4 size = 16       s4.e_char2 addr: 0028FEB8, offset:  4
   
5.    s4 size = 16         s4.e_int addr: 0028FEBC, offset:  8
   
6.    s4 size = 16       s4.e_char3 addr: 0028FEC0, offset: 12

复制代码

得出一个经验：
我们在定义结构体的时候，尽量把大小相同或相近的元素放一起，以减少结构体占用的内存空间。
再来一个问题：
结构体套着另一个结构体怎么计算？

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int;
   
5.         char e_char;
   
6.     }S1;
   
7.    typedef struct
   
8.     {
   
9.         S1 e_s;
   
10.         char e_char;
    
11.     }SS1;
    
12. 
    
13.     typedef struct
    
14.     {
    
15.         short e_short;
    
16.         char e_char;
    
17.     }S6;
    
18. 
    
19.     typedef struct
    
20.     {
    
21.         S6 e_s;
    
22.         char e_char;
    
23.     }SS2;
    
24.    
    
25.     SS1 ss1;
    
26.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss1, e_s);
    
27.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss1, e_char);
    
28. 
    
29.     SS2 ss2;
    
30.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss2, e_s);
    
31.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss2, e_char);

复制代码

输出结果：

1. 
   
2.   ss1 size = 12          ss1.e_s addr: 0028FE94, offset:  0
   
3.   ss1 size = 12       ss1.e_char addr: 0028FE9C, offset:  8
   
4.   ss2 size =  6          ss2.e_s addr: 0028FE8E, offset:  0
   
5.   ss2 size =  6       ss2.e_char addr: 0028FE92, offset:  4

复制代码

得出结论：结构体内的结构体，结构体内的元素并不会和结构体外的元素合并占一个对齐单元。
温馨提示：大家不要刻意去记这些结论，动手去试试并思考下效果会更好。
3. 联合体union的内存对齐
直接上代码：

1. 
   
2.     typedef union
   
3.     {
   
4.         char e_char;
   
5.         int e_int;
   
6.     }U1;
   
7. 
   
8.     U1 u1;
   
9.     STRUCT_E_ADDR(u1, e_char);
   
10.     STRUCT_E_ADDR(u1, e_int);

复制代码

输出结果：

1. 
   
2.    u1 size =  4        u1.e_char addr: 0028FF2C
   
3.    u1 size =  4         u1.e_int addr: 0028FF2C

复制代码

从教科书上，我都可以理解，联合体里面的元素，实际上共享同一个空间。

那么，union跟struct结合呢？

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int1;
   
5.         union
   
6.         {
   
7.             char ue_chars[9];
   
8.             int ue_int;
   
9.         }u;
   
10.         double e_double;
    
11.         int e_int2;
    
12.     }SU2;
    
13.     SU2 su2;
    
14.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_int1);
    
15.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, u.ue_chars);
    
16.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, u.ue_int);
    
17.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_double);
    
18.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_int2)

复制代码

输出：

1. 
   
2.   su2 size = 32       su2.e_int1 addr: 0028FEF8, offset:  0
   
3.   su2 size = 32   su2.u.ue_chars addr: 0028FEFC, offset:  4
   
4.   su2 size = 32     su2.u.ue_int addr: 0028FEFC, offset:  4
   
5.   su2 size = 32     su2.e_double addr: 0028FF08, offset: 16
   
6.   su2 size = 32       su2.e_int2 addr: 0028FF10, offset: 24

复制代码

实际上跟结构体类似，也没有特别的规则。

顺便提一下，使用union时，要留意平台的大小端问题。

大端模式，是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理：地址由小向大增加，而数据从高位往低位放；这和我们的阅读习惯一致。

小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中，这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值低。

百度百科——大小端模式

怎么获知自己使用的平台的大小端？Linux有个方法：

1. 
   
2.     static union {
   
3.         char c[4];
   
4.         unsigned long l;
   
5.     } endian_test = { { 'l', '?', '?', 'b' } };
   
6.     #define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)
   
7. 
   
8.     printf("ENDIANNESS: %c\n", ENDIANNESS);

复制代码

4. 位域（Bitfield）的相关

位域在本文没什么好探讨的，在结构体对齐方面没什么特别的地方。

直接看个测试代码，就可以明白：

1. 
   
2. void bitfield_type_size(void)
   
3. {
   
4.     typedef struct
   
5.     {
   
6.         char bf1:1;
   
7.         char bf2:1;
   
8.         char bf3:1;
   
9.         char bf4:3;
   
10.     }SB1;
    
11. 
    
12.     typedef struct
    
13.     {
    
14.         char bf1:1;
    
15.         char bf2:1;
    
16.         char bf3:1;
    
17.         char bf4:7;
    
18.     }SB2;
    
19. 
    
20.     typedef struct
    
21.     {
    
22.         char bf1:1;
    
23.         char bf2:1;
    
24.         char bf3:1;
    
25.         int  bfint:1;
    
26.     }SB3;
    
27. 
    
28.     typedef struct
    
29.     {
    
30.         char bf1:1;
    
31.         char bf2:1;
    
32.         int  bfint:1;
    
33.         char bf3:1;
    
34.     }SB4;
    
35. 
    
36.     SB1 sb1;
    
37.     SB2 sb2;
    
38.     SB3 sb3;
    
39.     SB4 sb4;
    
40.     VAR_ADDR(sb1);
    
41.     VAR_ADDR(sb2);
    
42.     VAR_ADDR(sb3);
    
43.     VAR_ADDR(sb4);
    
44.    
    
45.     typedef struct
    
46.     {
    
47.         unsigned char bf1:1;
    
48.         unsigned char bf2:1;
    
49.         unsigned char bf3:1;
    
50.         unsigned char bf4:3;
    
51.     }SB11;
    
52. 
    
53.     typedef union
    
54.     {
    
55.         SB11 sb1;
    
56.         unsigned char  e_char;
    
57.     }UB1;
    
58.     UB1 ub1;
    
59. 
    
60.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ub1, sb1);
    
61.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ub1, e_char);
    
62. 
    
63.     ub1.e_char = 0xF5;
    
64.     BITFIELD_VAL(ub1, e_char);
    
65.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf1);
    
66.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf2);
    
67.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf3);
    
68.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf4);
    
69. }

复制代码

输出结果是：

1. 
   
2.   sb1 size =  1        sb1 addr: 0028FF2F
   
3.   sb2 size =  2        sb2 addr: 0028FF2D
   
4.   sb3 size =  8        sb3 addr: 0028FF24
   
5.   sb4 size = 12        sb4 addr: 0028FF18
   
6.   ub1 size =  1          ub1.sb1 addr: 0028FF17, offset:  0
   
7.   ub1 size =  1       ub1.e_char addr: 0028FF17, offset:  0
   
8.          ub1 :  1 Byte, ub1.e_char=0xF5
   
9.          ub1 :  1 Byte, ub1.sb1.bf1=0x1
   
10.          ub1 :  1 Byte, ub1.sb1.bf2=0x0
    
11.          ub1 :  1 Byte, ub1.sb1.bf3=0x1
    
12.          ub1 :  1 Byte, ub1.sb1.bf4=0x6

复制代码

有几个点需要注意下：

• 内存的计算单位是byte，不是bit
  
• 结构体内即使有bitfield元素，其对齐规则还是按照基本类型来
• bitfield元素不能获得其地址（即程序中不能通过&取址）
  
  

5. 规则总结首先，不推荐记忆这些条条框框的文字，以下内容仅供参考：

• 结构体的内存大小，并非其内部元素大小之和；
  
• 结构体变量的起始地址，可以被最大元素基本类型大小或者模数整除；
• 结构体的内存对齐，按照其内部最大元素基本类型或者模数大小对齐；
• 模数在不同平台值不一样，也可通过#pragma pack(n)方式去改变；
• 如果空间地址允许，结构体内部元素会拼凑一起放在同一个对齐空间；
• 结构体内有结构体变量元素，其结构体并非展开后再对齐；
• union和bitfield变量也遵循结构体内存对齐原则。
  

---

▍编程为什么要关注结构体内存对齐也许你会问，结构体爱怎么对齐就怎么对齐，我管它干嘛！
1. 节省内存在嵌入式软件开发中，特别是内存资源匮乏的小MCU，这个尤为重要。如果优化程序内存，使得MCU可以选更小的型号，对于大批量出货的产品，可以带来更高利润。也许你还还感觉不到，上段代码：

1. 
   
2.     typedef struct
   
3.     {
   
4.         int e_int;
   
5.         char e_char1;
   
6.         char e_char2;
   
7.     }S2;
   
8. 
   
9.     typedef struct
   
10.     {
    
11.         char e_char1;
    
12.         int e_int;
    
13.         char e_char2;
    
14.     }S3;
    
15.    
    
16.     S2 s2[1024] = {0};
    
17.     S3 s3[1024] = {0};

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s2的大小为8K，而s3的大小为12K，一放大，就有很明显的区别了。
2. union的内存对齐需要对于同一个内存，有时为了满足不同的访问形式，定义一个联合体变量，或者一个结构体和联合体组合的变量。此时就要知道其内存结构是怎么分布的。
3. 内存拷贝

有时候，我们在通信数据接收处理时候，往往遇到，数组和结构体的搭配。

即，通信时候，通常使用数组参数形式接收，而处理的时候，按照预定义格式去访问处理。例如：

1. 
   
2. U8 comm_data[10];
   
3. typedef struct
   
4. {
   
5.     U8 id;
   
6.     U16 len;
   
7.     U8 data[6];
   
8. }FRAME;
   
9. 
   
10. FRAME* pFram = (FRAME*)comm_data;

复制代码

此处，必须要理解这个FRAM的内存结构是怎么样的对齐规则。
4. 调试仿真时看压栈数据在调试某些奇葩问题时，迫不得已，我们会研究函数跳转或者线程切换时的栈数据，遇到结构体内容，肯定要懂得其内存对齐方式才能更好地获得栈内信息。
当然，还有其他方面的原因，在此就不一一列举了。

---

▍结构体内存对齐实际应用
上面一个章节已经部分讲到这个结构体内存对齐的应用了，例如通信数据的处理等。另外，再举两个例子：1. 内存的mapping假设你要做一个烧录文件，你想往文件头空间128个字节内放一段项目信息（例如程序大小、CRC校验码、其他项目信息等）。第一反应，你会考虑用一个结构体，定义一段这样的数据，程序运行的时候也定义同样的结构体去读取这个内存。但是你需要知道结构体大小啊，这个结构体内存对齐的规则还是需要了解的。2. 单片机寄存器的mapping在写MCU驱动的时候，访问寄存器的方式有很多种，但是做到清晰明了，适配性好的，往往需要诸多考量。
直接通过整型指针指到特定地址去访问，是没有问题的，但是对于某一类型的寄存器，往往不是一个固定地址，其后面还有一堆子寄存器属性需要配置。每个地址都通过整型指针访问，那就很多很凌乱。我们可以通过定义一个特定的结构体，用其指针直接mapping到寄存器的base地址。但是遇到有些地址是空的怎么办？甚至有些寄存器是32位的，有些16位，甚至8位的，各种参差不齐都在里面。那就要考虑结构体内存对齐了，特别是结构体内有不同类型的元素。

这里只探讨应用场景，具体实现还要根据实际情况来定义。

---

▍测试源码

1. 
   
2. #include <stdio.h>
   
3. 
   
4. #define offset(type, member)      (size_t)&(((type *)0)->member)
   
5. 
   
6. #define STRUCT_E_ADDR(s,e)          printf("%5s size = %2d %16s addr: %p\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, &s.e)
   
7. #define STRUCT_E_OFFSET(s,e)        printf("%5s size = %2d %16s offset: %2d\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, offset(__typeof__(s),e))
   
8. #define STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s,e)   printf("%5s size = %2d %16s addr: %p, offset: %2d\n", #s, sizeof(s), #s"."#e, &s.e, offset(__typeof__(s),e))
   
9. #define VAR_ADDR(v)                 printf("%5s size = %2d %10s addr: %p\n", #v, sizeof(v), #v, &v)
   
10. // #define BASE_TYPE_SIZE(t)   printf("%18s = %d\n", "sizeof("#t")", sizeof(t))
    
11. #define BASE_TYPE_SIZE(t)           printf("%12s : %2d Byte%s\n", #t, sizeof(t), (sizeof(t))>1?"s":"")
    
12. #define BITFIELD_VAL(s,e)           printf("%12s : %2d Byte%s, %10s=0x%X\n", #s, sizeof(s), (sizeof(s))>1?"s":"", #s"."#e, s.e)
    
13. 
    
14. void base_type_size(void)
    
15. {
    
16.     BASE_TYPE_SIZE(void);
    
17.     BASE_TYPE_SIZE(char);
    
18.     BASE_TYPE_SIZE(short);
    
19.     BASE_TYPE_SIZE(int);
    
20.     BASE_TYPE_SIZE(long);
    
21.     BASE_TYPE_SIZE(long long);
    
22.     BASE_TYPE_SIZE(float);
    
23.     BASE_TYPE_SIZE(double);
    
24.     BASE_TYPE_SIZE(long double);
    
25.     BASE_TYPE_SIZE(void*);
    
26.     BASE_TYPE_SIZE(char*);
    
27.     BASE_TYPE_SIZE(int*);
    
28. }
    
29. void struct_type_size(void)
    
30. {
    
31.     typedef struct
    
32.     {
    
33.     }StructNull;
    
34. 
    
35.     typedef struct
    
36.     {
    
37.         int e_int;
    
38.         char e_char;
    
39.     }S1;
    
40.     BASE_TYPE_SIZE(StructNull);
    
41.     BASE_TYPE_SIZE(StructNull*);
    
42.    
    
43.     S1 s1;
    
44.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s1, e_int);
    
45.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s1, e_char);
    
46. 
    
47.     typedef struct
    
48.     {
    
49.         int e_int;
    
50.         double e_double;
    
51.     }S11;
    
52. 
    
53.     typedef struct
    
54.     {
    
55.         int e_int;
    
56.         long double e_ld;
    
57.     }S12;
    
58. 
    
59.     typedef struct
    
60.     {
    
61.         long long e_ll;
    
62.         long double e_ld;
    
63.     }S13;
    
64. 
    
65.     typedef struct
    
66.     {
    
67.         char e_char;
    
68.         long double e_ld;
    
69.     }S14;
    
70. 
    
71.     S11 s11;
    
72.     S12 s12;
    
73.     S13 s13;
    
74.     S14 s14;
    
75.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_int);
    
76.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s11, e_double);
    
77.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s12, e_int);
    
78.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s12, e_ld);
    
79.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s13, e_ll);
    
80.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s13, e_ld);
    
81.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s14, e_char);
    
82.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s14, e_ld);
    
83. 
    
84.     typedef struct
    
85.     {
    
86.         int e_int;
    
87.         char e_char1;
    
88.         char e_char2;
    
89.     }S2;
    
90. 
    
91.     typedef struct
    
92.     {
    
93.         char e_char1;
    
94.         int e_int;
    
95.         char e_char2;
    
96.     }S3;
    
97.     typedef struct
    
98.     {
    
99.         char e_char1;
    
100.         short e_short;
     
101.         char e_char2;
     
102.         int e_int;
     
103.         char e_char3;
     
104.     }S4;
     
105.     typedef struct
     
106.     {
     
107.         long long e_ll;
     
108.         int e_int;
     
109.     }S5;
     
110. 
     
111.     typedef struct
     
112.     {
     
113.         S1 e_s;
     
114.         char e_char;
     
115.     }SS1;
     
116. 
     
117.     typedef struct
     
118.     {
     
119.         short e_short;
     
120.         char e_char;
     
121.     }S6;
     
122. 
     
123.     typedef struct
     
124.     {
     
125.         S6 e_s;
     
126.         char e_char;
     
127.     }SS2;
     
128. 
     
129. 
     
130.     char var1;
     
131.     S2 s2;
     
132.     char var2;
     
133.     S3 s3;
     
134.     VAR_ADDR(var1);
     
135.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s2, e_int);
     
136.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s2, e_char1);
     
137.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s2, e_char2);
     
138.     VAR_ADDR(var2);
     
139.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s3, e_char1);
     
140.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s3, e_int);
     
141.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s3, e_char2);
     
142.     S4 s4;
     
143.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char1);
     
144.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_short);
     
145.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char2);
     
146.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_int);
     
147.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s4, e_char3);
     
148.     S5 s5;
     
149.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s5, e_ll);
     
150.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(s5, e_int);
     
151.     SS1 ss1;
     
152.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss1, e_s);
     
153.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss1, e_char);
     
154. 
     
155.     SS2 ss2;
     
156.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss2, e_s);
     
157.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ss2, e_char);
     
158. }
     
159. 
     
160. void union_type_size(void)
     
161. {
     
162.     typedef union
     
163.     {
     
164.         char e_char;
     
165.         int e_int;
     
166.     }U1;
     
167. 
     
168.     U1 u1;
     
169.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(u1, e_char);
     
170.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(u1, e_int);
     
171.    
     
172. 
     
173.     typedef struct
     
174.     {
     
175.         short e_short;
     
176.         union
     
177.         {
     
178.             char ue_chars[9];
     
179.             int ue_int;
     
180.         }u;
     
181.     }SU1;
     
182. 
     
183.     typedef struct
     
184.     {
     
185.         int e_int1;
     
186.         union
     
187.         {
     
188.             char ue_chars[9];
     
189.             int ue_int;
     
190.         }u;
     
191.         double e_double;
     
192.         int e_int2;
     
193.     }SU2;
     
194. 
     
195.     SU1 su1;
     
196.     SU2 su2;
     
197.    
     
198.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su1, e_short);
     
199.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su1, u.ue_chars);
     
200.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su1, u.ue_int);
     
201.    
     
202.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_int1);
     
203.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, u.ue_chars);
     
204.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, u.ue_int);
     
205.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_double);
     
206.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(su2, e_int2);
     
207. }
     
208. 
     
209. void bitfield_type_size(void)
     
210. {
     
211.     typedef struct
     
212.     {
     
213.         char bf1:1;
     
214.         char bf2:1;
     
215.         char bf3:1;
     
216.         char bf4:3;
     
217.     }SB1;
     
218. 
     
219.     typedef struct
     
220.     {
     
221.         char bf1:1;
     
222.         char bf2:1;
     
223.         char bf3:1;
     
224.         char bf4:7;
     
225.     }SB2;
     
226. 
     
227.     typedef struct
     
228.     {
     
229.         char bf1:1;
     
230.         char bf2:1;
     
231.         char bf3:1;
     
232.         int  bfint:1;
     
233.     }SB3;
     
234. 
     
235.     typedef struct
     
236.     {
     
237.         char bf1:1;
     
238.         char bf2:1;
     
239.         int  bfint:1;
     
240.         char bf3:1;
     
241.     }SB4;
     
242. 
     
243.     SB1 sb1;
     
244.     SB2 sb2;
     
245.     SB3 sb3;
     
246.     SB4 sb4;
     
247.     // STRUCT_E_OFFSET(sb1, bf1);
     
248.     // STRUCT_E_OFFSET(sb1, bf2);
     
249.     // STRUCT_E_OFFSET(sb1, bf3);
     
250.     // STRUCT_E_OFFSET(sb1, bf4);
     
251.     VAR_ADDR(sb1);
     
252.     VAR_ADDR(sb2);
     
253.     VAR_ADDR(sb3);
     
254.     VAR_ADDR(sb4);
     
255.    
     
256.     typedef struct
     
257.     {
     
258.         unsigned char bf1:1;
     
259.         unsigned char bf2:1;
     
260.         unsigned char bf3:1;
     
261.         unsigned char bf4:3;
     
262.     }SB11;
     
263. 
     
264.     typedef union
     
265.     {
     
266.         SB11 sb1;
     
267.         unsigned char  e_char;
     
268.     }UB1;
     
269.     UB1 ub1;
     
270. 
     
271.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ub1, sb1);
     
272.     STRUCT_E_ADDR_OFFSET(ub1, e_char);
     
273. 
     
274.     ub1.e_char = 0xF5;
     
275.     BITFIELD_VAL(ub1, e_char);
     
276.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf1);
     
277.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf2);
     
278.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf3);
     
279.     BITFIELD_VAL(ub1, sb1.bf4);
     
280. 
     
281.     static union {
     
282.         char c[4];
     
283.         unsigned long l;
     
284.     } endian_test = { { 'l', '?', '?', 'b' } };
     
285.     #define ENDIANNESS ((char)endian_test.l)
     
286. 
     
287.     printf("ENDIANNESS: %c\n", ENDIANNESS);
     
288. 
     
289. }
     
290. int main(void)
     
291. {
     
292.     // base_type_size();
     
293.     struct_type_size();
     
294.     union_type_size();
     
295.     bitfield_type_size();
     
296. 
     
297.     return 0;
     
298. }

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