C语言 malloc 和 free 怎么用？内存泄漏怎么排查？

C 语言用 malloc/calloc/realloc 在堆上分配内存，用 free 释放。和栈上变量不同，堆内存的生命周期由程序员手动控制——分配了不释放就是内存泄漏，释放了再访问就是悬空指针。

追问

malloc、calloc、realloc 有什么区别？

malloc(size) 分配 size 字节，内容不确定（可能是垃圾值）。calloc(n, size) 分配 n×size 字节并全部清零。realloc(ptr, new_size) 在已分配内存基础上调整大小——如果新空间够大就在原地扩展，不够就另找一块新地方拷贝过去。realloc 返回新地址，旧指针可能失效，所以务必用返回值更新指针。

c
int *arr = malloc(5 * sizeof(int));     // 5 个未初始化的 int
int *arr2 = calloc(5, sizeof(int));     // 5 个全零 int
int *arr3 = realloc(arr, 10 * sizeof(int)); // 扩到 10 个

内存泄漏怎么排查？

最直接的办法：每个 malloc 配一个 free，在代码审查时逐对核对。工具方面，Linux 下用 Valgrind（valgrind --leak-check=full ./a.out）能自动检测泄漏位置；macOS 用 Instruments 的 Leaks 模板。常见泄漏场景：函数提前 return 忘了 free、循环里分配但只保存了最后一个指针、结构体成员分配了但释放结构体时忘了先释放成员。

悬空指针和野指针有什么区别？

野指针是未初始化的指针，指向随机地址——声明后没赋值就用了。悬空指针是释放后没置 NULL 的指针，指向已回收的内存——free(p) 后 *p 就是悬空访问。两者都是未定义行为，但悬空指针更危险，因为那段内存可能已被重新分配，改写它会导致别的数据被无声破坏。free(p); p = NULL; 是最简单的防护。

realloc 失败了怎么办？

realloc 失败返回 NULL，但原来的内存块仍然有效。常见错误写法：p = realloc(p, new_size); 如果失败，p 被置 NULL，原来的内存块丢失了——既无法访问也无法释放，内存泄漏。正确做法是先用临时指针接返回值，成功再更新：

c
int *tmp = realloc(p, new_size);
if (!tmp) { free(p); return NULL; }  // 失败也要善后
p = tmp;

实际项目里怎么管理内存？

小项目靠纪律：谁分配谁释放，函数文档写清楚返回的指针要不要调用者 free。大项目用内存池——预先分配一大块，自定义分配器从中切分，统一释放时一次 free 整个池。另外 C11 引入了 _Atomic 和 aligned_alloc，但核心思路没变：malloc/free 配对，free 后置 NULL，每个分配都有明确的释放点。