自己管記憶體

要多少自己開，用完自己還。 · ⏱ 約 35 分鐘

你會學到三件事

1. malloc 在執行時才決定要多大
2. free 用完要還——不還就是漏
3. sizeof 問「這個型別佔幾個位元組」

開始之前

C 的陣列大小要在寫程式的時候就決定：

int a[5];       // 五格，寫死

而「要幾格」常常要跑起來才知道。C++ 用 vector，C 用 malloc。

🟢 先把編輯器打開，跟著下面一起做：跟著做

一、開一塊

要多大自己說，單位是位元組：

1int *a = (int*)malloc(5 * sizeof(int));

拆開來看：

⚠️ malloc 要的是位元組數，不是格數。 寫 malloc(5) 的話你只拿到 5 個位元組——一個 int 都放不滿兩個。

⚠️ 不要寫死 malloc(5 * 4)。 int 不一定是 4 個位元組， 而 sizeof 永遠是對的。

積木盤上它們寫著「取得 … 的大小」與「釋放記憶體 …」； 而底下那個 for 是第 11 課的「計數 … 從 … 到 …」。

二、用起來跟陣列一樣

開出來之後，用起來就跟陣列一樣：

1for (int i = 0; i < 5; i++) {2    a[i] = i * i;3}4printf("%d\n", a[4]);      // 16

方括號對指標一樣能用——因為 a[i] 的定義就是 *(a + i)。

陣列和指標在 C 裡幾乎是同一件事。 差別在於陣列的空間是編譯器給的，malloc 的是你自己要的。

三、🔴 用完要還

malloc 出來的每一塊都要自己還：

1free(a);

不還的話那塊空間一直被佔著，直到程式結束。

一支跑一秒的程式漏一點沒差；一支跑一整天的伺服器漏一點， 一天之後記憶體就滿了。這叫記憶體洩漏。

⚠️ free 之後不要再用它：

1free(a);2printf("%d\n", a[0]);      // 🔴 那塊空間已經不是你的了

這叫 use-after-free，而它不一定會當掉——它可能印出一個看起來正常的數字， 因為那塊記憶體還沒被別人拿走。這是最難查的一類 bug。

習慣：free(a); 之後馬上 a = NULL;。這樣再用到就會當場當掉，而不是安靜地錯。

四、⚠️ malloc 可能失敗

記憶體不夠的時候 malloc 回 NULL。

要不到的時候它回 NULL——每一次都要問：

1int *a = (int*)malloc(n * sizeof(int));2if (a == NULL) {3    printf("記憶體不夠\n");4    return 1;5}

教學程式裡常常省略，而正式的程式不能省。

完成的樣子

1#include <cstdio>2using namespace std;3int main() {4    int *a = (int*)malloc(5 * sizeof(int));5    for (int i = 0; i < 5; i++) {6        a[i] = i * i;7    }8    printf("%d\n", a[4]);9    free(a);10    return 0;11}

換你了

改成讀進使用者輸入的 n，開 n 格，填 1 到 n，印出總和。

這就是 vector 幫你做的事。 做完之後你會知道那顆積木背後是什麼。

到編輯器做這一題：練習：讀進 n，開 n 格填 1 到 n，印出總和

做一個

讀進 n，用 malloc 開 n 格，第 i 格填 (i+1) 的平方，印出總和，最後 free。

⚠️ 裁判用的是 5（1+4+9+16+25）。 🔴 malloc(n * sizeof(int)) 裡的 sizeof(int) 不能省—— 省掉它程式照樣跑，而你只開了四分之一的空間。

到編輯器做這一題：做一個：執行時才決定要多大

這一課你做了什麼

• 你在執行時才決定了一塊記憶體要多大
• 你用 sizeof 算出了需要的位元組數
• 你 free 了它，並知道不還會怎樣

如果卡住了