递归函数执行后释放动态数组array3出现Free Memory array error

问题 #

递归函数Mirage用于从array1和array2中依次取字符填充动态创建的array3，直至其中一个数组耗尽，功能可正常运行，但调用free()释放array3时出现释放内存数组错误。以下是代码：

void Mirage(char list1[], char list2[], char list3[], int m, int n);
int main()
{
    char array[7] = { 'a','b','c','d','e','f','g' };
    char array2[3] = { 'T','Z','W' };
    char *array3 =(char*) malloc(sizeof(array)+sizeof(array2));
    Mirage(array, array2, array3, 7, 3);
    printf("%s", array3);
    free((void*)array3);
}

void Mirage(char list1[], char list2[], char list3[], int m, int n)
{
    if ((m <= 0) && (n <= 0)){
        list3[m + n] = 0;
        return;
    }
        else if (m >= 0 && n <= 0)
        {
            list3[0] = list1[0];
            Mirage(list1 + 1, list2, list3 + 1, m - 1, n);
        }
        else if (m <= 0 && n >= 0)
        {
            list3[0] = list2[0];
            Mirage(list1, list2+1, list3 + 1, m, n-1);
        }
        else
        {
            list3[0] = list1[0];
            list3[1] = list2[0];
            Mirage(list1 + 1, list2 + 1, list3 + 2, m - 1, n - 1);
        }
}

报错原因 #

1. 越界写入破坏堆结构
   递归终止时的list3[m + n] = 0;是核心问题。当递归到最终阶段，m和n都会变成负数（比如初始m=7、n=3，循环到n=0后，m会继续减到0再变成-3，此时n=-3），m+n会得到负数索引，这会往list3的堆内存边界外写入数据，直接破坏了堆的管理表头，导致free()时检测到内存结构异常报错。
2. 边界条件判断错误
   原代码中m >= 0、n >= 0的判断会导致当m或n等于0时，仍尝试访问list1[0]或list2[0]，此时数组已经越界，可能进一步破坏内存。

修复方案 #

1. 修正终止符写入位置 #

递归终止时，直接往当前list3的起始位置写入字符串终止符：

if ((m <= 0) && (n <= 0)){
    list3[0] = '\0';
    return;
}

2. 调整递归边界判断 #

将条件改为m > 0和n > 0，避免越界访问数组：

else if (m > 0 && n <= 0)
{
    list3[0] = list1[0];
    Mirage(list1 + 1, list2, list3 + 1, m - 1, n);
}
else if (m <= 0 && n > 0)
{
    list3[0] = list2[0];
    Mirage(list1, list2+1, list3 + 1, m, n-1);
}

3. 优化内存分配（可选） #

按实际需要分配内存，拼接后的字符串需要7+3+1=11字节（含终止符），无需分配两个数组的总字节数：

char *array3 = malloc(7 + 3 + 1); // C标准中无需强制转换malloc的返回值

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bubi