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C 語言動態內存管理全攻略：malloc/free/realloc/calloc 核心機制與最佳實踐

編輯：C++ 入門

系統講解 C 標準庫四大動態內存函數的原型、行為差異、常見錯誤與進階用法。

四大函數對比

函數	原型	初始化	用途
malloc	void* malloc(size_t size)	不初始化 (垃圾值)	分配原始字節塊
calloc	void* calloc(size_t n, size_t sz)	全 0 初始化	分配陣列，自動計算總大小 n*sz
realloc	void* realloc(void* ptr, size_t size)	保留原有數據，新增部分不初始化	調整已分配塊大小，可能移動位置
free	void free(void* ptr)	釋放，不歸零指針	歸還內存，ptr 必須來自前三者

核心規則

檢查返回值：分配失敗返回 NULL，必須判斷。
類型轉換：C 中 void* 隱式轉換，C++ 需顯式 static_cast。
配對使用：malloc/calloc/realloc 只能配對 free，不可混用 new/delete。
避免釋放後使用：free(p); p = NULL; 防野指針。
realloc 陷阱：p = realloc(p, n) 若失敗返回 NULL 導致原指針丟失，正確寫法 void* tmp = realloc(p, n); if (tmp) p = tmp; else handle_error();

常見錯誤示例

// 錯誤：未檢查 NULL
int* p = malloc(100 * sizeof(int));
p[0] = 1; // 可能崩潰

// 正確
int* p = malloc(100 * sizeof(int));
if (!p) { perror("malloc"); exit(1); }
...
free(p); p = NULL;