C語言結構體入門：定義、宣告、成員存取與巢狀結構全解析

前言：為什麼需要結構體？

陣列要求所有元素型別相同，但現實資料往往異質：學生資料包含姓名（字串）、學號（整數）、性別（字元）、成績（浮點數）。結構體（struct）正是為此而生——將不同型別的變數聚合為單一邏輯單元。

一、結構體定義與變數宣告三種寫法

1. 先定義標籤，再宣告變數（推薦，利於複用）

struct Student {
    char name[20];
    int id;
    char sex;
    float score;
};

struct Student stu1, stu2;  // 宣告兩個變數

2. 定義同時宣告

struct Student {
    char name[20];
    int id;
    char sex;
    float score;
} stu1, stu2;

3. 匿名結構體（一次性使用）

struct {
    char name[20];
    int id;
    char sex;
    float score;
} stu1, stu2;  // 無標籤，無法在別處復用此型別

二、成員存取：. 運算子

struct Student stu;
strcpy(stu.name, "Zhang San");
stu.id = 2024001;
stu.sex = 'M';
stu.score = 92.5;

printf("%s, %d, %c, %.1f\n", stu.name, stu.id, stu.sex, stu.score);

三、結構體陣列：批量管理同類資料

struct Student class[50];  // 50 位學生

for (int i = 0; i < 50; ++i) {
    printf("輸入第 %d 位學生: ", i+1);
    scanf("%s %d %c %f", class[i].name, &class[i].id, &class[i].sex, &class[i].score);
}

四、巢狀結構體：建立層級資料模型

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

struct Student {
    char name[20];
    int id;
    struct Date birthday;  // 巢狀結構體
    float score;
};

struct Student stu;
stu.birthday.year = 2000;
stu.birthday.month = 5;
stu.birthday.day = 15;
// 存取路徑：stu.birthday.year

五、結構體初始化

C89 風格（順序對應）

struct Student stu = {"Li Si", 2024002, 'F', 88.0};

C99 指定初始化器（推薦，可跳過欄位、順序不拘）

struct Student stu = {
    .name = "Wang Wu",
    .id = 2024003,
    .score = 95.5,
    .sex = 'M'
};

六、結構體大小與對齊

struct Demo {
    char c;   // 1 byte
    // 3 bytes padding
    int i;    // 4 bytes
    double d; // 8 bytes
};            // sizeof = 16 (對齊到 8)

• 編譯器為滿足 CPU 存取對齊要求，在成員間插入填充位元組
• 可用 #pragma pack(n) 控制對齊（非標準，影響可移植性）
• 將大型別成員放在前面可減少填充

七、常見操作模式

八、typedef 簡化宣告（業界慣例）

typedef struct {
    char name[20];
    int id;
    char sex;
    float score;
} Student;  // 直接用 Student 當型別名

Student stu1, stu2;

結語

結構體是 C 語言建立抽象資料型別的基石。掌握「定義標籤、宣告變數、. 存取成員、巢狀建模、指定初始化、對齊意識」六大核心技能，並配合 typedef 簡化代碼，即可輕鬆驅動從學生管理系統到嵌入式協定解析的各類實戰專案。