C 語言入門第十九課：結構體定義、初始化與記憶體對齊詳解

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為什麼需要結構體？

當我們要儲存一組「不同型別」的相關資料（如學生的學號、姓名、成績、地址）時，陣列只能存放同型別資料，若用多個陣列管理極不方便。結構體（struct）正是將多種基本型別「打包」成一個新的複合型別，如同將房子裡的廚房、臥室、家具統稱為「一棟房子」，極大簡化複雜資料結構的表達與管理。

結構體定義與變數宣告

struct Person {
    char name[64];
    char sex;
    int  age;
    float height;
};          // 此處僅定義型別，未配置記憶體

struct Person p1;       // 正確：宣告變數才配置記憶體
// p1.name[0] = 'J';   // 正確：透過變數存取成員

結構體與 int、char 同屬「型別」，定義本身不佔記憶體，只有變數實例化才會配置空間。

初始化語法與記憶體佈局

初始化與陣列類似，採大括號依序對應成員：

struct Student stu = {
    "beyond", 1989, 2, 11,
    { 99.9f, 87.3f, 100.0f }  // 巢狀陣列可省略內層大括號（記憶體連續），但建議保留以提升可讀性
};

成員在記憶體中依宣告順序連續排列，但編譯器為了 CPU 存取效率會插入填充位元組，導致 sizeof 結果大於成員大小總和。

記憶體對齊深度解析

範例中加入 char sex 後，sizeof 從 40 變為 44（預設 4 位元組對齊），而非預期的 41。原因在於結構體大小必須是其最嚴格對齊需求（通常是最大成員大小）的整數倍。可透過 #pragma pack(n) 改變對齊模數（如 #pragma pack(1) 可得 41）。

#pragma pack(4)  // 4 位元組對齊（VC6.0 預設）
struct StStudent { char szName[64]; int nYear, nMonth, nDay; float fScore[3]; char Sex; };
// sizeof = 44

#pragma pack(1)  // 1 位元組對齊（無填充）
// sizeof = 41

實務啟示：網路封包、檔案格式、硬體暫存器映射等場景需精確控制記憶體佈局，務必理解並明確指定對齊規則，否則解析錯誤極難排查。