C語言結構體完整指南：定義、記憶體佈局、指標操作、巢狀與函數傳遞

三種定義方式

1. 僅定義型別

struct Stuff {
    char job[20];
    int age;
    float height;
};

2. 同時宣告變數

struct Stuff {
    char job[20];
    int age;
    float height;
} huqinwei;  // 等同於 struct Stuff huqinwei;

3. 匿名結構體（單次使用）

struct {
    char job[20];
    int age;
    float height;
} huqinwei;  // 無法再宣告同型別變數

變數初始化與賦值

// 指定初始化器 (C99)
struct Stuff s1 = {.job = "manager", .age = 30, .height = 185.0f};

// 整體賦值（逐成員複製）
struct Stuff s2 = s1;

成員存取

• s.age：物件直接存取
• p->age：指標存取（(*p).age 簡寫）

指標與動態記憶體

struct Stuff *p = malloc(sizeof(struct Stuff));
p->age = 25;
free(p);

陣列與巢狀結構

// 含陣列的結構體
struct Test { int a[3]; int b; };
struct Test arr[3] = { {{66,77,55},0}, {{44,65,33},0}, {{46,99,77},0} };

// 巢狀結構
struct A {
    struct B { int c; } b;
    struct B sb;  // 同型別第二個成員
} a;
a.b.c = 11; a.sb.c = 22;

結構體與函數傳遞

// 傳值：複製整個結構體（小型結構體適用）
void by_value(struct A a) { printf("%d\n", a.b.c); }

// 傳指標：避免複製、可修改原值（大型結構體適用）
void by_ptr(struct A *a) { printf("%d\n", a->b.c); }

int main() {
    struct A a = { .b = {.c = 112} };
    by_value(a);
    by_ptr(&a);
}

記憶體佈局與大小

• sizeof(struct) = 所有成員大小總和 + 為了對齊的填充位元組
• 結構體定義本身不佔用資料區記憶體（屬於型別資訊）
• 不能有柔性陣列成員（char data[]）除非為最後一個成員且 C99
• 不能在定義中給成員預設值（C++ 才支援）

對齊範例

struct Align {
    char c;      // 1 byte
    // 3 bytes padding
    int i;       // 4 bytes
    // 可能無 padding
    double d;    // 8 bytes (需 8-byte 對齊)
};
// sizeof 可能為 24 (而非 13)

常見錯誤

1. 忘記結構體定義結尾的 ;
2. 柔性陣列成員不在結尾
3. 結構體賦值時指標成員淺拷貝導致雙重釋放
4. 傳遞大型結構體給函數未用指標，效能差