C語言結構體完全指南：定義、指針、動態分配、鏈表實戰

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C語言結構體完全指南：定義、指針、動態分配、鏈表實戰

結構體是 C 語言構建複雜數據類型的基石。本文系統覆蓋：定義語法、變量聲明、指針操作、動態內存管理、單鏈表實現，附圖解與完整代碼。

一、結構體定義與變量聲明

// 1. 先定義類型，再聲明變量
struct Student {
    int number;
    char name[10];
    float score;
};
struct Student st1, st2, st3;

// 2. 定義同時聲明
struct Student {
    int number;
    char name[10];
    float score;
} st1, st2, st3;

// 3. 定義並初始化
struct Student st1 = {101, "wang", 87.5};

// 4. 結構體數組
struct Student stu[50] = {
    {101, "wang", 87.5},
    {102, "li", 90},
    // ...
};

二、結構體指針操作

struct Student *p;           // 聲明指針
struct Student st1 = {...};
p = &st1;                    // 指向結構體變量

// 成員訪問三種等價寫法
p->number;       // 箭頭運算符（最常用）
(*p).number;     // 解引用後點運算符
st1.number;      // 直接訪問

三、指向結構體數組的指針

struct Student stu[10] = {...};
struct Student *p = stu;  // 指向首元素

for (; p < stu + 10; p++)  // p++ 自動跨越 sizeof(Student) 字節
    printf("%d %s\n", p->number, p->name);

四、動態內存分配四大函數

函數	原型	特性	典型用法
`malloc`	`void *malloc(size_t size)`	不初始化，速度快	`(Student*)malloc(sizeof(Student))`
`calloc`	`void *calloc(size_t n, size_t size)`	自動歸零，較慢	`(Student*)calloc(10, sizeof(Student))`
`realloc`	`void realloc(void ptr, size_t size)`	調整大小，可能移動	擴容數組：`realloc(ptr, new_size)`
`free`	`void free(void *ptr)`	釋放內存	`free(ptr); ptr=NULL;` 防野指針

五、內存操作輔助函數

memset(ptr, 'm', 20);           // 按字節填充
memcpy(dest, src, 6);           // 內存拷貝（不關心類型）
memcmp(ptr1, ptr2, 100);        // 內存比較

六、單鏈表完整實現（帶頭結點）

單鏈表結構圖

// 節點定義
struct Node {
    char *name;
    struct Node *next;
};

// 創建鏈表（頭插法）
struct Node* create_list(int n) {
    struct Node *head = malloc(sizeof(struct Node));
    head->next = NULL;
    struct Node *tail = head;
    
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        struct Node *p = malloc(sizeof(struct Node));
        printf("input name:\n");
        scanf("%s", p->name);
        p->next = NULL;
        tail->next = p;
        tail = p;
    }
    return head;
}

// 遍歷打印
void print_list(struct Node *head) {
    struct Node *p = head->next;
    while (p) {
        printf("%s -> ", p->name);
        p = p->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

// 銷毀鏈表
void destroy_list(struct Node *head) {
    struct Node *p = head;
    while (p) {
        struct Node *next = p->next;
        free(p);
        p = next;
    }
}

七、避坑錦囊

struct Student *p = malloc(sizeof(struct Student)); —— **sizeof 類型**，不是 sizeof(p)
字符串成員 char *name 需單獨 malloc/strdup，別直接指向字面量
free 後**必須置 NULL**，防止雙重釋放/使用已釋放內存
鏈表操作**畫圖驗證指針指向**，特別是插入/刪除的前驅後繼關系
柔性數組（C99）：struct { int len; char data[]; } 實現變長結構體

結構體 + 指針 + 動態內存 = C 語言構建任意複雜數據結構的「鐵三角」。熟練掌握，數據結構與算法不再是紙上談兵。