sizeof在结构体和联合体中的应用

# 1. 结构体和联合体基础

### 1.1 了解结构体和联合体的定义
在 C 语言中，结构体和联合体是用来封装不同数据类型的自定义数据类型。结构体通过将不同数据类型的变量组合在一起来表示一个新的数据类型。联合体与结构体类似，但是联合体的成员共享同一块内存空间，只能存储一个值。

#### 1.1.1 结构体的声明与定义
结构体的声明使用`struct`关键字，然后在大括号内定义成员变量和类型。

#### 1.1.2 联合体的声明与定义
联合体的声明也使用`struct`关键字，定义方式与结构体相似，但使用`union`关键字。

### 1.2 结构体和联合体的区别与联系
结构体和联合体的内存分配方式不同，结构体的大小为所有成员变量大小之和，而联合体的大小为最大成员变量大小。

#### 1.2.1 结构体和联合体内存分配的不同
结构体内存空间会分配足够大小以存储所有成员变量。而联合体只会分配足够大小以存储最大的成员变量。

#### 1.2.2 结构体和联合体的使用场景对比
结构体常用于表示复杂的数据结构，而联合体通常用于节省内存空间或实现一种多态的效果。

# 2. 结构体的应用和特性

### 2.1 结构体成员的顺序和对齐

结构体在内存中的存储是按照成员顺序进行的，但并不是简单地依次排列。在实际存储时，编译器会对结构体成员进行对齐，以提高内存访问效率。

#### 2.1.1 结构体成员的内存对齐规则

内存对齐是为了减少内存存取的时间开销，避免因为字节对齐导致多条指令访存的情况。常见的对齐原则是：
- 对于 char 类型，按 1 字节对齐
- 对于 short 类型，按 2 字节对齐
- 对于 int 类型，按 4 字节对齐
- 对于 double 类型，按 8 字节对齐

#### 2.1.2 结构体成员的重排对程序性能的影响

结构体成员重排可以优化内存存取速度，减少内存碎片，提高程序性能。例如，将大小不同的成员从大到小排列，防止填充字节的出现，减小结构体占用的内存空间，降低缓存未命中率。

### 2.2 结构体嵌套和指针使用

结构体内部可以嵌套其他结构体，也可以使用指针来引用其他结构体，这种操作在复杂数据结构的设计中非常常见。

#### 2.2.1 嵌套结构体的访问方法

嵌套结构体的访问方法相对简单直接，通过`.`来访问结构体中的成员。例如：

struct Date {
    int day;
    int month;
    int year;
};

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    struct Date birthday;
};

struct Person p;
p.age = 30;
p.birthday.day = 1;
p.birthday.month = 1;
p.birthday.year = 1990;

#### 2.2.2 指针和结构体的关系

使用指针可以更加灵活地操作结构体，传递结构体参数时也可以减少内存开销。例如：

struct Person {
    char name[50];
    int age;
};

int main() {
    struct Person p;
    struct Person *ptr = &p;
    strcpy(ptr->name, "Alice");
    ptr->age = 25;
    printf("Name: %s, Age