C语言动态可扩展数组输入超8个出现垃圾值的原因及修复方案

我尝试用以下C语言代码实现动态扩展数组，让用户输入数值（输入-1结束）。但当输入的数值数量超过8个时，输出结果中会出现垃圾值。

原代码 #

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

int main(){
    int *number=(int *)malloc(sizeof(int)),i=0,*new_ptr;
    printf("Enter a number to store it or -1 to finish the storage\n");
    scanf("%d",number);
    while(*(number+i)!=-1){
        printf("Enter a number to store it or -1 to finish the storage:\n");
        number=(int *)realloc(number,sizeof(number)+sizeof(int));
        i++;
        scanf("%d",number+i);
    };
    for(int j=0;j<i;j++){
        printf("%d ",number[j]);
    };
    return 0;
}

运行输出 #

Enter a number to store it or -1 to finish the storage
1
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
2
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
3
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
4
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
5
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
6
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
7
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
8
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
9
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
0
Enter a number to store it or -1 to finish the storage:
-1
1 2 3 4 5 6 7 8 540155953 540287027

问题原因 #

核心错误是误用sizeof(number)计算内存大小：

• number是指针变量，sizeof(number)返回的是当前系统中指针类型的字节数（64位系统通常为8字节，32位为4字节），而非数组已分配的内存容量。
• 原代码每次调用realloc时，用sizeof(number)+sizeof(int)计算新内存大小，这意味着每次扩容后总内存大小固定（比如64位下是8+4=12字节，仅能容纳3个int元素）。当输入元素数量超过这个固定容量后，后续写入会越界访问未分配的内存，从而产生垃圾值。

另外还有两个次要问题：

1. 未检查malloc和realloc的返回值，若内存分配失败会导致程序崩溃。
2. 直接将realloc的返回值赋值给原指针，若realloc失败返回NULL，会丢失原内存地址造成内存泄漏。

修复方法 #

需要手动跟踪数组的已用元素数和总容量，按正确逻辑扩容：

1. 初始化时设定初始容量（比如4个元素），同时记录已用元素数count和总容量capacity。
2. 当已用元素数达到总容量时，将容量翻倍（或按固定增量扩容），确保有足够内存存储新元素。
3. 用临时指针接收realloc的返回值，检查分配是否成功，避免内存泄漏。
4. 调整循环逻辑，确保输入的-1不会被存入数组。

修复后的代码 #

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

int main(){
    int capacity = 4; // 初始容量
    int count = 0;    // 已存储的元素数量
    int *number = (int *)malloc(capacity * sizeof(int));
    int input;

    if (number == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    printf("Enter a number to store it or -1 to finish the storage\n");
    while (scanf("%d", &input) == 1 && input != -1) {
        // 检查是否需要扩容
        if (count >= capacity) {
            capacity *= 2; // 容量翻倍
            int *temp_ptr = (int *)realloc(number, capacity * sizeof(int));
            if (temp_ptr == NULL) {
                printf("内存扩容失败\n");
                free(number);
                return 1;
            }
            number = temp_ptr;
        }
        number[count++] = input;
        printf("Enter a number to store it or -1 to finish the storage:\n");
    }

    // 输出结果
    for (int j = 0; j < count; j++) {
        printf("%d ", number[j]);
    }

    free(number); // 释放内存
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Newtron Malayalam