C/C++ 記憶體管理實戰（四）：free/delete 後的指標狀態、野指標根除、new/delete vs malloc/free

7.5 free/delete 後指標怎麼了？

free(p) 或 delete p 僅釋放記憶體，**不會自動將指標設為 NULL**。指標仍保有原位址值，變成野指標。

7.7 根除「野指標」

野指標 ≠ NULL 指標，是指向「垃圾」記憶體的指標。if 可判斷 NULL，但對野指標無效，極度危險。

野指標三大成因

1. 指標未初始化：新建指標預設值隨機，亂指一氣。創建時必須初始化：char* p = NULL; 或指向合法記憶體。
2. free/delete 後未置 NULL：釋放記憶體後須立即 p = NULL;，否則誤以為仍合法。
3. 指標操作超出變數作用域：最難防範。例：

class A {
public:
    void Func() { cout << "Func of A" << endl; }
};
void Test() {
    A* p;
    {
        A a;
        p = &a; // a 生命週期僅在此區塊
    }
    p->Func(); // p 成為野指標，a 已銷毀
}

執行 p->Func() 時 a 已消失，p 指向已釋放的堆疊記憶體。某些編譯器可能偶然不報錯，但屬未定義行為。

7.8 有了 malloc/free 為何還要 new/delete？

• malloc/free：C/C++ 標準庫**函式**。
• new/delete：C++ **運算子**。

對**非內建型別物件**，malloc/free 無法滿足需求：

• 物件建立需自動執行**建構函式**；
• 物件銷毀前需自動執行**解構函式**。

malloc/free 是庫函式，不在編譯器控制權下，無法強制執行建構/解構。因此 C++ 需要 new（配置+初始化）與 delete（清理+釋放）。

對比範例

class Obj {
public:
    Obj() { cout << "Initialization" << endl; }
    ~Obj() { cout << "Destroy" << endl; }
    void Initialize() { cout << "Initialization" << endl; }
    void Destroy() { cout << "Destroy" << endl; }
};

void UseMallocFree() {
    Obj* a = (Obj*)malloc(sizeof(Obj)); // 僅配置記憶體
    a->Initialize();                    // 手動初始化
    // ...
    a->Destroy();                       // 手動清理
    free(a);                            // 釋放記憶體
}

void UseNewDelete() {
    Obj* a = new Obj; // 配置 + 自動建構
    // ...
    delete a;         // 自動解構 + 釋放
}

UseNewDelete 簡潔得多。動態物件必須用 new/delete；內建型別兩者等價。

為何不淘汰 malloc/free？

C++ 常呼叫 C 函式，C 只能用 malloc/free 管理動態記憶體。兩套機制須共存。

配對使用鐵律

• new 配 delete，malloc 配 free。
• free 釋放 new 物件 → 無法執行解構函式 → 錯誤。
• delete 釋放 malloc 記憶體 → 理論不錯但可讀性極差。