面试题：C语言指针与内存管理基础

指针的定义：
- 在C语言中，指针是一种变量，它存储的是另一个变量的内存地址。例如，int *ptr; 这里定义了一个名为 ptr 的指针变量，它可以指向 int 类型的变量。* 符号在这里用于声明 ptr 是一个指针。
通过指针动态分配内存：
- 使用 malloc 函数来动态分配内存。malloc 函数在堆上分配指定字节数的内存，并返回一个指向分配内存起始地址的指针。如果分配失败，返回 NULL。例如：
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    *ptr = 10;
    return 0;
}
```
- 在上述代码中，malloc(sizeof(int)) 分配了足够存储一个 int 类型数据的内存空间，并将返回的指针强制转换为 int * 类型，赋值给 ptr。然后通过 *ptr 对分配的内存进行赋值。

释放内存：

使用 free 函数来释放通过 malloc 分配的内存。例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    *ptr = 10;
    free(ptr);
    ptr = NULL;
    return 0;
}

调用 free(ptr) 释放 ptr 所指向的内存空间，之后将 ptr 赋值为 NULL，防止出现野指针。

内存释放不当导致的问题：
- 内存泄漏：如果忘记调用 free 函数释放动态分配的内存，这块内存将一直被占用，直到程序结束。随着程序中不断地动态分配内存而不释放，可用内存会越来越少，最终可能导致系统内存耗尽，程序崩溃。例如：
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr;
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
        // 这里没有调用 free(ptr)
    }
    return 0;
}
```
- 野指针：如果在调用 free 之后没有将指针赋值为 NULL，该指针就成为野指针。野指针指向的内存已经被释放，再次使用这个指针可能导致未定义行为，例如程序崩溃或数据损坏。例如：
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    *ptr = 10;
    free(ptr);
    // 这里没有将 ptr 赋值为 NULL
    printf("%d\n", *ptr); // 未定义行为
    return 0;
}
```
- 多次释放：对同一块已经释放的内存再次调用 free 函数，也会导致未定义行为。例如：
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    free(ptr);
    free(ptr); // 多次释放，未定义行为
    return 0;
}
```

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