C/C++ 指標精髓（二）：記憶體管理與野指標防禦

指標賦予程式任意記憶體讀寫能力，亦帶來記憶體洩漏、野指標、雙重釋放等嚴重風險。本文深入剖析三種記憶體分配方式、malloc/free 與 new/delete 正確用法、記憶體耗盡處理、野指標成因與防禦、指標參數傳遞陷阱，並總結五條鐵律。

1.3 記憶體管理

1.3.1 三種分配方式

1.3.2 malloc/free 要點

void *malloc(size_t size);      // 只管位元組數，回傳 void*
void free(void *memblock);      // 僅需指標，自動依原大小釋放

// 正確用法：型別轉換 + sizeof
int *ip = (int*)malloc(sizeof(int) * length);
// 錯誤：sizeof(ip) 只得指標大小，非陣列大小

• free(NULL) 安全無副作用；free(同指標兩次) 導致崩潰。

1.3.3 new/delete 要點

// 非 POD 型別必須用 new/delete（自動呼叫建構/解構函式）
class Object {
public: Object() { cout << "Init"; } ~Object() { cout << "Destroy"; }
};

Object *p = new Object;   // 分配 + 建構
delete p;                 // 解構 + 釋放

// 陣列形式
Object *arr = new Object[10];
delete [] arr;            // 必須加 []

核心差異：malloc/free 是庫函式，不受編譯器控制，無法自動執行建構/解構；new/delete 是運算子，編譯器保證語意完整。

1.3.4 記憶體耗盡處理三策略

1. 函式級返回：if (!p) return;
2. 程式級終止：if (!p) { cerr << "OOM"; exit(1); }
3. 自訂新處理常式：_set_new_handler(MyHandler)（VC++），統一攔截 new 失敗。

註：32/64 位元虛擬記憶體機制使實際耗盡極難發生，但錯誤處理仍不可省略。

1.3.5 野指標五大成因與防禦

1.3.6 指標參數傳遞陷阱

錯誤：試圖在函式內為指標參數分配記憶體

void GetMemory(char *p, int n) { p = (char*)malloc(n); } // 只修改副本
char *str = nullptr; GetMemory(str, 100); // str 仍為 nullptr

正解一：指標的指標

void GetMemory(char **p, int n) { *p = (char*)malloc(n); }
GetMemory(&str, 100); // 正確

正解二：函式回傳值

char *GetMemory(int n) { return (char*)malloc(n); }
str = GetMemory(100); // 簡潔明確

禁忌：回傳區域陣列/物件位址

char *GetString() { char s[] = "hello"; return s; } // 編譯警告，執行期亂碼

五條記憶體管理鐵律

1. 分配後必檢 NULL：防止解參考空指標。
2. 陣列/動態記憶體必初始化：防止以未定義值作右值。
3. 嚴防下標越界：特別警惕 off-by-one。
4. 申請與釋放嚴格配對：new ↔ delete、new[] ↔ delete[]、malloc ↔ free。
5. 釋放後即歸零：p = nullptr; 斬斷野指標來源。

系列導航：(一) 指標概念與四要素 | (二) 記憶體管理與野指標防禦 | (三) 指標運算 | (四) 進階應用與陷阱