C語言動態陣列實現：malloc與free完整指南

動態陣列：解決編譯期大小不確定問題

在C語言中，若陣列大小需由使用者執行時輸入決定，靜態陣列（如 int arr[n]）在C89標準下不合法。解決方案是使用動態記憶體分配函數 malloc()、calloc()、realloc() 及釋放函數 free()。

一維動態陣列範例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n, *arr, i;
    printf("請輸入陣列大小: ");
    scanf("%d", &n);
    
    // 分配記憶體
    arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));
    if(arr == NULL) {
        printf("記憶體分配失敗\n");
        return 1;
    }
    
    // 使用陣列
    for(i = 0; i < n; i++) arr[i] = i * 2;
    for(i = 0; i < n; i++) printf("%d ", arr[i]);
    
    // 釋放記憶體
    free(arr);
    return 0;
}

二維動態陣列實現（指標陣列法）

int **matrix;
int rows = 3, cols = 4, i, j;

// 分配行指標陣列
matrix = (int**)malloc(rows * sizeof(int*));
for(i = 0; i < rows; i++) {
    // 為每行分配列空間
    matrix[i] = (int*)malloc(cols * sizeof(int));
}

// 初始化與使用
for(i = 0; i < rows; i++)
    for(j = 0; j < cols; j++)
        matrix[i][j] = i + j;

// 釋放：先釋放每行，再釋放行指標陣列
for(i = 0; i < rows; i++) free(matrix[i]);
free(matrix);

關鍵注意事項

• 必須包含 <stdlib.h> 標頭檔
• 分配後檢查指標是否為 NULL 防止記憶體不足
• 使用完畢必須 free() 釋放，避免記憶體洩漏
• C99標準支援變長陣列（VLA），但棧空間有限，大陣列仍建議用堆分配

進階：連續記憶體二維陣列

為提升緩存命中率，可一次性分配連續空間：

int *matrix = (int*)malloc(rows * cols * sizeof(int));
// 訪問：matrix[i * cols + j]

此法分配/釋放僅需一次呼叫，適合高效能計算場景。