前面用的变量和数组，大小都是写代码时就确定的，它们存在**栈（stack）**上，函数结束就自动释放。
但有时候数组大小要到运行时才知道，这就需要在**堆（heap）**上手动分配内存。这篇讲的就是 C 语言的手动内存管理。
栈内存与堆内存
先搞清楚这两种内存的区别：
| 栈（Stack） | 堆（Heap） | |
|---|---|---|
| 分配方式 | 自动（声明变量时） | 手动（调用 malloc） |
| 释放方式 | 自动（函数返回时） | 手动（调用 free） |
| 大小限制 | 较小（通常几 MB） | 较大（取决于系统内存） |
| 速度 | 快 | 稍慢 |
| 典型用途 | 局部变量、函数参数 | 运行时动态大小的数组 |
一个简单的例子：
void foo() {
int a = 10; // 栈上，函数结束自动释放
int arr[100]; // 栈上，函数结束自动释放
int* p = malloc(100 * sizeof(int)); // 堆上，需要手动 free
free(p); // 手动释放
}为什么需要堆内存？两个常见场景：
- 数组大小运行时才知道：比如先读入
n，再创建大小为n的数组 - 数据需要跨函数使用：栈上的变量在函数返回后就没了，堆上的不会
malloc 与 free
malloc（memory allocate）在堆上分配指定字节数的内存，返回一个指针；用完必须用 free 释放：
sizeof(int) 返回一个 int 占多少字节（通常是 4），n * sizeof(int) 就是 n 个 int 一共需要多少字节。
calloc
calloc 和 malloc 类似，但有两点不同：参数形式不一样，而且会自动把内存初始化为 0：
在刷算法题时，calloc 比 malloc 更方便，因为很多时候我们需要数组初始值为 0。
realloc
realloc 用来调整已分配内存的大小，相当于「扩容」。一个典型场景：不知道输入有多少个数，需要边读边扩容：
realloc 会保留原有数据，如果新大小更大，多出来的部分是未初始化的。上面这个「容量不够就翻倍」的模式，其实就是动态数组（如 C++ 的 vector）的底层实现原理。
memset 与 memcpy
这两个函数在算法题中非常常用：
注意：memset 是按字节设置的，对 int 数组只有设 0 和 -1 是安全的。设成其他值（比如 memset(arr, 1, ...)）不会得到你想要的结果，因为它会把每个字节都设为 1，而不是把每个 int 设为 1。
动态分配二维数组
二维数组的动态分配需要两步：先分配行指针数组（int**），再逐行分配内存：
释放顺序很重要：先释放每一行，再释放行指针数组。如果先释放了行指针数组，每一行的地址就丢了，那些内存就再也释放不了了（内存泄漏）。
常见内存错误
手动管理内存容易出错，这里列几个最常踩的坑：
内存泄漏：malloc 了没 free
void leak() {
int* p = (int*)malloc(100 * sizeof(int));
// 函数结束，指针 p 被销毁，但它指向的那块堆内存没人释放
// 这块内存就泄漏了，程序再也无法回收它
}规则：每个 malloc/calloc 都必须有对应的 free。
野指针：free 了还在用
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
*p = 42;
free(p); // 内存已释放
printf("%d", *p); // 危险！p 现在是野指针free 后内存被回收了，但 p 里还存着那个地址。通过它访问已释放的内存是未定义行为，可能崩溃，也可能读到垃圾值。
好习惯：free(p) 之后立即 p = NULL;。这样后续如果不小心用到，至少能通过 if (p != NULL) 拦住。
重复释放
int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
free(p);
free(p); // 重复释放！未定义行为，通常导致崩溃同一块内存只能 free 一次。free 后置 NULL 也能防止这个问题（free(NULL) 是安全的，什么都不做）。
越界访问
int* arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
arr[5] = 100; // 越界！只分配了下标 0~4
free(arr);越界访问不一定立即崩溃，但可能悄悄破坏其他数据，导致非常难排查的 bug。
小结
| 函数 | 作用 | 特点 |
|---|---|---|
malloc(size) | 分配 size 字节 | 内容未初始化（垃圾值） |
calloc(n, size) | 分配 n × size 字节 | 自动初始化为 0 |
realloc(ptr, size) | 调整已分配内存大小 | 保留原有数据 |
free(ptr) | 释放内存 | 必须与 malloc/calloc 配对 |
memset(ptr, val, size) | 按字节填充内存 | 对 int 只有 0 和 -1 安全 |
memcpy(dest, src, size) | 复制 size 字节 | dest 和 src 不能重叠 |
黄金法则：有 malloc 就有 free，先释放子元素再释放父元素，free 之后置 NULL。
下一篇我们来学 C 语言中常用的数据结构，包括数组操作、字符串处理、结构体，以及用数组模拟栈和队列。