C语言结构体指针成员内存分配与三种malloc写法差异咨询

测试代码合法性说明 #

你提供的这段测试代码不存在未定义行为，是完全符合C标准的合法代码。

结构体char*成员赋值问题说明 #

结构体的char*类型成员本质就是普通的指针变量，没有必须手动分配内存才能使用的强制要求。直接为其赋值字符串常量的写法完全合法：C语言中字符串常量存储在程序的静态只读存储区，赋值操作只是把字符串常量的首地址写入指针变量s，这个过程没有任何非法操作。
唯一需要注意的限制：后续不能通过s指针修改指向的字符串常量内容，比如执行x->s[0] = 'a'这类写操作才会触发未定义行为，因为字符串常量的内存是只读的，单纯的指针赋值操作没有问题。

三种malloc写法差异说明 #

第一种写法：struct X* x = (struct X*)malloc(sizeof(struct X)); #

这个写法功能正确，会分配和struct X大小匹配的内存块。缺点是如果后续修改了x的类型（比如把指针类型改成struct Y*），需要同步修改sizeof里的结构体类型名，维护成本稍高。另外C语言标准允许malloc返回的void*指针自动转换为任意类型的指针，这里的强制类型转换是冗余的，不过写了也不会影响程序运行，只有C++场景下才必须加这个强制转换。

第二种写法：struct X* x = (struct X*)malloc(sizeof(x)); #

这个是完全错误的写法。x本身是struct X*类型的指针变量，sizeof(x)取到的是指针本身的内存大小，32位系统下是4字节，64位系统下是8字节，远小于struct X结构体的实际占用大小。分配的内存不足，后续对x指向的结构体成员赋值时会发生堆内存越界，属于典型的未定义行为，大概率会导致程序崩溃或者数据污染。

第三种写法：struct X* x = (struct X*)malloc(sizeof *x); #

这是工业界最推荐的写法，功能完全正确，可维护性最高。*x的类型就是struct X，所以sizeof *x会自动计算得到结构体的正确大小，就算后续修改了x的指针类型，这部分代码也不需要同步修改，不会出现第一种写法的维护问题，也完全规避了第二种写法的大小错误问题。同样这里的强制类型转换在C语言场景下是冗余可省略的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user16464042