Day 11：内存分配失败未检查（malloc/realloc/calloc返回值）

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于 2025-06-30 09:22:38 发布

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文章标签： c语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/PengWon/article/details/149015104

1. 主题原理与细节逐步讲解

在C语言中，动态分配内存的常用函数有：

void *malloc(size_t size);
void *calloc(size_t n, size_t size);
void *realloc(void *ptr, size_t size);

其共同点：

当分配成功时，返回新分配内存的指针；
分配失败时，返回NULL指针，且不会自动报错或终止程序。

问题来了：

如果你没有检查返回值，直接使用了这些指针，就会在分配失败时对NULL指针解引用，导致不可预知的程序崩溃（未定义行为）。
某些情况下，内存分配仅偶尔失败，导致“隐蔽bug”，难以复现和定位。

2. 典型陷阱/缺陷说明及成因剖析

典型陷阱

malloc/calloc/realloc返回NULL，后续代码直接写入或读取，发生空指针解引用。
realloc失败时，原始指针未自动释放，且其内容仍有效，如果错误地丢弃原指针，会导致内存泄漏。
在循环或批量分配场景中，先前分配成功，部分分配失败，未做处理，引发资源混乱。

成因剖析

C语言把内存管理责任完全交给开发者，分配失败不会有任何“系统级”提示。
程序员容易假设“分配总会成功”，在小型或资源充足环境下长期未暴露问题。
忽视了系统资源有限（大数据、嵌入式、异常负载等场景下分配更易失败）。

3. 规避方法与最佳设计实践

每次分配内存后，务必检查返回值是否为NULL。
对于realloc，先用一个临时指针接收返回值，判断成功后再赋值给原指针，避免原指针丢失导致内存泄漏。
分配失败时，应立即释放已分配的资源、打印错误日志并优雅退出或尝试恢复。
对于复杂的分配流程，建议封装统一的“安全分配”函数。
代码评审时，重点检查所有malloc/calloc/realloc的返回值是否被正确处理。

4. 典型错误代码与优化后正确代码对比

错误代码示例

int *arr = malloc(100 * sizeof(int));
arr[0] = 42;  // 未检查分配是否成功，分配失败时崩溃

arr = realloc(arr, 200 * sizeof(int));
// 没有判断realloc是否失败，失败时arr变为NULL，原内存泄漏

正确代码示例

int *arr = malloc(100 * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
    // 错误处理，比如打印日志、释放其他资源或安全退出
    fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
arr[0] = 42;

// realloc用临时指针
int *tmp = realloc(arr, 200 * sizeof(int));
if (tmp == NULL) {
    // 可选择释放arr，或根据实际情况做恢复
    fprintf(stderr, "Realloc failed!\n");
    free(arr);
    exit(EXIT_FAILURE);
}
arr = tmp;

机制差异分析：

错误代码：分配失败直接用，程序崩溃或内存泄漏，bug难以追踪。
正确代码：每次分配后都检查，realloc用临时指针，保证安全、可控。

5. 必要底层原理解释

在大多数现代操作系统中，malloc/calloc/realloc对内存分配失败只会返回NULL，不会自动处理。
系统资源有限，极端情况下（如内存碎片、进程超限、操作系统限制等）内存分配很容易失败。
realloc的标准行为：失败时返回NULL，原指针内容保持不变，不会自动释放原内存。

6. 图示

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  <text x="25" y="78" font-size="12" fill="#c00">返回NULL（分配失败）</text>
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