C語言結構體數組與結構體指標完全指南：聲明、初始化、動態分配與訪問

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結構體數組

聲明與遍歷

struct Rec { int x, y; };
struct Rec rs[10];

for (size_t i = 0; i < sizeof rs / sizeof rs[0]; i++) {
    rs[i].x = i;
    rs[i].y = i * 2;
}

靜態初始化

struct Rec {
    char name[12];
    short age;
} rs[3] = {
    {"AAA", 11},
    {"BBB", 22},
    {"CCC", 22}
};

結構體指標指向現有數組

struct Rec *p = rs;  // 指向首元素
printf("%s, %d\n", p->name, p->age);        // rs[0]
printf("%s, %d\n", (p+1)->name, (p+1)->age); // rs[1]

p+1 會按 sizeof(struct Rec) 跳躍，指向下一元素。

單個結構體動態分配

struct Rec { char name[12]; short age; };
struct Rec *p = malloc(sizeof(struct Rec));

strcpy(p->name, "ABC");  // 或 stpcpy
p->age = 99;

printf("%s, %d\n", p->name, p->age);
printf("%s, %d\n", (*p).name, (*p).age);  // 等價寫法

free(p);

多個結構體動態分配（連續內存 = 動態數組）

指標算術訪問

struct Rec { int x, y; } *p;
size_t count = 10;
p = malloc(sizeof(struct Rec) * count);

for (size_t i = 0; i < count; i++) {
    (p+i)->x = i;
    (p+i)->y = i * i;
}
for (size_t i = 0; i < count; i++)
    printf("%d, %d\n", (p+i)->x, (p+i)->y);

free(p);

數組下標訪問（更直觀，推薦）

for (size_t i = 0; i < count; i++) {
    p[i].x = i;
    p[i].y = i * i;
}
for (size_t i = 0; i < count; i++)
    printf("%d, %d\n", p[i].x, p[i].y);

p[i] 編譯器自動轉換為 *(p+i)，語義完全等價，可讀性更強。

核心概念：連續結構體即動態數組

malloc(sizeof(Rec)*n) 分配連續 n 個 Rec 空間。
此時 p 既是指向首元素的指標，也是動態數組的「句柄」。
支援 p[i]、(p+i)-> 兩種訪問方式，推薦統一用下標。

內存佈局對比

形式	內存位置	大小確定性	生命週期	訪問方式
靜態數組 `Rec a[10]`	棧/數據段	編譯期固定	作用域/程序	`a[i].mem`
指向靜態數組 `Rec *p=a`	同上	同上	同上	`p[i].mem`
單個動態 `malloc(sizeof(Rec))`	堆	運行期決定	手動 free	`p->mem`
動態數組 `malloc(sizeof(Rec)*n)`	堆	運行期決定	手動 free	`p[i].mem`

常見錯誤與避坑

忘記檢查 malloc 返回值：分配失敗返回 NULL，解引用導致崩潰。
柔性數組成員（C99）：struct { int len; char data[]; } 需 malloc(sizeof(Struct)+len)，非固定大小數組。
結構體對齊導致 sizeof 大於成員和：動態分配時 sizeof(Rec) 已含填充，無需手動加填充。
free 後繼續使用指標（懸空指標）：free(p); p = NULL; 良好習慣。