面试题：C语言中结构体与联合体内存布局差异基础

Question

请详细阐述C语言中结构体和联合体在内存布局上的主要差异，并通过一段简单代码示例分别展示结构体和联合体的内存分配情况，代码需能清晰体现这种差异。

Answer 1

1. 内存布局差异：
   • 结构体：结构体的各个成员按照声明顺序依次存储在内存中，内存大小是所有成员大小之和（考虑内存对齐）。例如，一个结构体包含一个char（1字节）、一个int（假设4字节，在32位系统），如果没有内存对齐，理论大小是5字节，但由于内存对齐，实际大小可能是8字节（char占1字节，填充3字节，int占4字节）。
   • 联合体：联合体所有成员共享同一块内存空间，其大小取决于最大成员的大小。例如，一个联合体包含一个char（1字节）和一个int（4字节），联合体大小就是4字节。
2. 代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// 结构体定义
typedef struct {
    char a;
    int b;
} StructExample;

// 联合体定义
typedef union {
    char a;
    int b;
} UnionExample;

int main() {
    StructExample struct_obj;
    UnionExample union_obj;

    printf("Size of StructExample: %zu bytes\n", sizeof(struct_obj));
    printf("Size of UnionExample: %zu bytes\n", sizeof(union_obj));

    // 结构体成员赋值与访问
    struct_obj.a = 'A';
    struct_obj.b = 100;
    printf("Struct: a = %c, b = %d\n", struct_obj.a, struct_obj.b);

    // 联合体成员赋值与访问
    union_obj.a = 'B';
    printf("Union: a = %c\n", union_obj.a);
    union_obj.b = 200;
    printf("Union: b = %d\n", union_obj.b);
    printf("Union: a (after setting b) = %c\n", union_obj.a);

    return 0;
}

在上述代码中，StructExample结构体的大小可以看到是sizeof(char)+填充字节+sizeof(int)，而UnionExample联合体的大小是sizeof(int)，因为int是联合体中最大的成员。同时，通过对联合体不同成员的赋值和访问，可以看到它们共享同一块内存，后赋值的成员会覆盖之前的值。