malloc 与 free

malloc 和 free 是 C 语言动态内存管理的基础函数。malloc 在堆上分配指定字节数的内存，返回指向该内存的指针；free 释放 malloc 分配的内存，将其归还给系统。正确使用这对函数是避免内存泄漏和悬垂指针的关键。

malloc 基本用法

#include <stdlib.h>

/* 分配能容纳 10 个 int 的内存 */
int *arr = malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    /* 分配失败处理 */
    perror("malloc failed");
    exit(1);
}

/* 使用内存 */
for (int i = 0; i < 10; i++)
    arr[i] = i;

/* 释放 */
free(arr);
arr = NULL;                     /* 避免悬垂指针 */

分配结构体

struct Node {
    int data;
    struct Node *next;
};

struct Node *node = malloc(sizeof(struct Node));
if (node != NULL) {
    node->data = 10;
    node->next = NULL;
    /* 使用 */
    free(node);
}

分配数组

/* 分配二维数组（连续内存） */
int rows = 3, cols = 4;
int *matrix = malloc(rows * cols * sizeof(int));

/* 访问：matrix[i * cols + j] */
matrix[1 * cols + 2] = 10;

free(matrix);

常见错误

分配失败未检查：

int *p = malloc(100);
p[0] = 10;                      /* 危险：如果 p 为 NULL，崩溃 */

/* 正确 */
int *p = malloc(100);
if (p != NULL)
    p[0] = 10;

重复释放：

int *p = malloc(100);
free(p);
free(p);                        /* 未定义行为：双重释放 */

释放后使用：

int *p = malloc(100);
free(p);
p[0] = 10;                      /* 未定义行为：使用已释放内存 */

释放非 malloc 内存：

int arr[10];
free(arr);                      /* 未定义行为：arr 不是 malloc 分配的 */

最佳实践

始终检查 malloc 返回值
配对使用 malloc/free
释放后将指针置 NULL
用 sizeof 计算大小，不要硬编码
分配大小为 0 时行为未定义，避免