这一章在干嘛？ 数组长度必须在编译期写死，运行时才知道要多少空间怎么办？答案是堆。本章讲 malloc 家族的使用规则和五大经典内存错误——每一项都值得用一生去避免。
11.1 malloc 与 free：基本契约
#include <stdlib.h>
int *arr = malloc(n * sizeof *arr); /* 按元素个数算，不写死类型名 */
if (arr == NULL) { /* 分配可能失败！ */
/* 处理失败：报错/降级/退出 */
}
/* ... 使用 arr[0] ~ arr[n-1] ... */
free(arr); /* 归还系统；arr 之后不可再使用 */
arr = NULL; /* 防悬空：顺手置空 */
| 函数 | 参数 / 行为 |
|---|
| malloc(n) | 分配 n 字节，内容不初始化（是垃圾值） |
| calloc(k, size) | 分配 k×size 字节并清零 |
| realloc(p, n) | 把 p 指向的块调整为 n 字节：可能原地扩/缩，可能搬新址（内容保留），p 为 NULL 时等价 malloc |
| free(p) | 释放；p 必须是 malloc/calloc/realloc 的原样返回值 |
malloc 返回 void*： 赋给其他类型指针时 C 自动转换，不必强转（强转反而可能掩盖「忘了 stdlib.h」的错误——旧式声明把返回值当 int 截断）。写 sizeof *arr 而不是 sizeof(int)，改类型时不用改这行。
11.2 realloc 与使用要点
/* 扩容惯用法：用临时变量接，失败时原指针原块都完好 */
int *tmp = realloc(arr, new_n * sizeof *arr); /* 可能原地扩，也可能搬新址 */
if (tmp == NULL) {
/* 失败：原块 arr 原样保留、未释放，可继续用或走错误处理 */
} else {
arr = tmp; /* 成功才更新指针 */
}使用动态内存的三条纪律：① 分配即检查（NULL 判断）；② 初始化别偷懒（malloc 内容是垃圾，需要零值用 calloc 或 memset）；③ 释放后不回头（不读、不写、不再 free，指针要么置 NULL 要么出作用域）。
11.3 五大经典内存错误
| 错误 | 长相 | 后果 / 对策 |
|---|
| 内存泄漏 | 申请了从不 free；指针被覆盖再也找不到块 | 长期运行程序内存暴涨。对策：每个 malloc 配对 review，出函数前检查所有出口 |
| 悬空指针 | free 后继续用 p；返回栈上局部变量地址 | 读垃圾/写坏别人内存。对策：free 后置 NULL；永不返回局部变量地址 |
| 越界读写 | arr[n]（合法到 n-1）；malloc(4) 写 5 字节 | 踩坏堆管理结构，崩溃点远离案发点。对策：边界常挂心，工具（ASan/valgrind）常跑 |
| 重复释放 | 同一块 free 两次 | 堆结构损坏。对策：free 后置 NULL（free(NULL) 本身无害） |
| 释放非堆指针 | free 栈变量/静态区/偏移过的地址 | 未定义行为。对策：free 只接 malloc 家族的原样返回值 |
所有权思维： 每块堆内存问一句「谁负责释放？」——同一函数内配对最简单；跨函数传递时在接口注释里写明归属（调用方释放还是被调方释放）。职责不清是泄漏的总根源。
🧠 小测验
1. malloc 和 calloc 的两个差别？
① 参数形式：malloc 按总字节数，calloc 按元素个数×单个大小（自动防 int 溢出）；② 初始化：malloc 内容为垃圾值，calloc 全部清零。需要零初始化选 calloc，性能敏感且随后必然整体写入选 malloc。
2. 为什么 realloc 要用临时变量接返回值？
realloc 可能搬移到新地址，原指针作废；若直接 arr = realloc(arr, n)，一旦返回 NULL（失败），原指针被覆盖、原内存无法释放——泄漏。用 tmp 接住，成功才更新 arr，失败时原数据与原指针都完好。
3. 悬空指针怎么产生、怎么防？
free 之后指针值不变但目标已归还系统，继续解引用就是悬空访问；返回局部变量地址同理。防：free 后立即置 NULL；绝不返回栈上变量地址；接口注释写明内存所有权。