POINTERS & MEMORY

指標與記憶體

C 程式語言一 · 導覽　read the machine, not the syntax

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這是導覽：先建地圖。完整內容在 PDF，記憶體圖與試跑在 index。
map · 01

完整包 五件套

檔案角色放什麼
PDF 講義學習主體完整內容、記憶體模型、所有範例
slides（本檔）導覽地圖、決策樹、追蹤骨架、bug 分類
index.html示範＋上手逐步記憶體圖＋瀏覽器試跑（JSCPP）
本地練習危險操作.c＋run.sh，sanitizer 才現形
測驗卷精熟閘門預測輸出／抓 bug／填空／手寫，90%
map · 02

一條主線：格子 → 位址 → 指標

變數 x ─▶ 位址 &x ─▶ 指標 int *p = &x ─▶ 解參考 *p ─▶ malloc / free

位址（在哪）與值（多少）是兩層；型別決定解參考讀幾 byte、算術一步跨幾 byte。

decide · 03

何時用指標、何時 malloc

要解決什麼？
├─ 函式內要改「呼叫端的變數」 ─▶ 傳位址 int *p，用 *p 寫回（swap）
├─ 傳大型資料怕複製成本 ─────▶ 傳指標（只複製一個位址）
├─ 走訪陣列 ─────────────────▶ 指標算術：*(p+i) 等同 a[i]
└─ 大小到執行期才知道 / 要活過函式 ─▶ malloc / free（heap）
        └─ 用完一定 free，free 後設 NULL
method · 04

通用追蹤骨架

C 沒有單一公式；用這條流程套每一支程式。

  1. 畫記憶體（stack / heap 格子）
  2. 逐行更新值 · 追指標箭頭
  3. 預測輸出
  4. 編譯驗證（危險行為開 -fsanitize=address,undefined）
  5. 對照差異 → 分類 bug → 修正
the hero · 05

記憶體圖：stack 指向 heap

堆疊 stack（自動） int *arr 0x9000 堆積 heap（malloc） 010 2030 40 arr[0..4]，起始 0x9000 指標在 stack，資料在 heap；free 釋放 heap 那塊，arr 要再設 NULL

index.html 把這張做成可逐步操作（配置、寫值、free 後變灰示懸空）

danger · 06

記憶體 bug 分類

bug症狀成因驗
野指標讀到亂值或崩沒初始化就解參考宣告設 NULL
懸空時好時壞用了已回收記憶體本地 04·05
double freeabort同塊 free 兩次本地 06
洩漏越用越多malloc 沒對應 freeInstruments

多屬未定義行為：跑一次沒當 ≠ 沒事，要開 sanitizer。

traps · 07

通用易錯速記

  • & 與 * 搞混：&x 是位址、*p 是值
  • scanf("%d", &x) 漏 &
  • 指標算術單位是 sizeof(*p)，不是 1 byte
  • 陣列傳入函式退化成指標，sizeof 量到指標大小
  • malloc 沒檢查 NULL 就用
go · 08

看完導覽，接著動手

  1. 讀 PDF 講義學完整內容與記憶體模型
  2. index.html：看記憶體圖逐步、瀏覽器試跑乖片段
  3. 危險操作到 本地練習 ./run.sh
  4. Quizlet 主動回憶 → 測驗卷 ≥ 90% 過 否則回頭
FESTINA LENTE

導覽結束

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