C 語言指針與鏈表經典例題全解析：malloc/calloc/realloc/free 與鏈表增刪查

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動態內存管理四大函數

函數	用途	關鍵差異
`malloc(size)`	分配未初始化內存	內容隨機，需手動清零
`calloc(n, size)`	分配並歸零	等價 `malloc + memset(0)`
`realloc(ptr, new_size)`	調整已分配塊大小	可能移動地址，必須用返回值更新指針
`free(ptr)`	釋放內存	釋放後指針成野指針，建議置 NULL

代碼示例速覽

// 10.1 malloc
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
*p = 100; printf("%d\n", *p); free(p);

// 10.2 calloc 分配字符數組
char *ch1 = (char *)calloc(26, sizeof(char)); // 自動歸零
char *ch2 = (char *)malloc(26);
for (int i=0;i<26;i++) { ch1[i]=65+i; ch2[i]=97+i; } // 大小寫字母

// 10.3 realloc 擴容/縮容
double *f = (double *)malloc(sizeof(double));
short *s = (short *)realloc(f, sizeof(short)); // 必須接收返回值！

// 10.4 free 釋放後訪問是未定義行為
int *pInt = (int *)malloc(sizeof(int));
*pInt = 100; free(pInt); printf("%d\n", *pInt); // 輸出不可預期

鏈表核心操作三部曲

1. 創建並輸出（例 10.5）

struct Student { char cName[20]; int iNumber; struct Student *next; };
struct Student *Create() {
    struct Student *pHead=NULL, *pEnd, *pNew;
    pEnd = pNew = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
    scanf("%s%d", pNew->cName, &pNew->iNumber);
    while (pNew->iNumber != 0) {
        if (pHead==NULL) { pNew->next=pHead; pHead=pNew; }
        else { pNew->next=NULL; pEnd->next=pNew; pEnd=pNew; }
        pNew = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
        scanf("%s%d", pNew->cName, &pNew->iNumber);
    }
    free(pNew); return pHead; // 釋放最後多分配的節點
}

2. 頭插法插入（例 10.6）

struct Student *Insert(struct Student *pHead) {
    struct Student *pNew = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
    scanf("%s%d", pNew->cName, &pNew->iNumber);
    pNew->next = pHead;  // 新節點指向原頭
    return pNew;         // 新節點成為新頭
}

3. 按序號刪除（例 10.7）

void Delete(struct Student *pHead, int iIndex) {
    struct Student *pTemp = pHead, *pPre = pHead;
    for (int i=1; inext; }
    pPre->next = pTemp->next;  // 旁路被刪節點
    free(pTemp);               // 釋放內存
}

4. 兩有序鏈表合併（例 10.8）

void merge(struct Student *La, struct Student *Lb) {
    struct Student *a=La->next, *b=Lb->next, *c=La;
    while (a && b) {
        if (a->iNumber <= b->iNumber) { c->next=a; c=a; a=a->next; }
        else { c->next=b; c=b; b=b->next; }
    }
    c->next = a ? a : b;  // 尾部拼接
    free(Lb);             // 釋放 Lb 頭節點
}

高頻錯誤避坑指南

malloc 未判空 → 分配失敗直接解引用崩潰
realloc 直接覆蓋原指針 → p = realloc(p, ...) 若失敗返回 NULL，原內存洩漏；正確寫法 void *tmp = realloc(p, ...); if (tmp) p = tmp;
free 後不置 NULL → 野指針二次 free 或誤用
鏈表遍歷修改 next 指針順序錯 → 先保存 next 再 free
scanf 格式串 %s 不限長度 → 緩衝區溢出，用 %19s