我的 ArrayList 类重新分配中的分段错误

出于学习目的，我正在尝试创建一个原始ArrayList类，该类能够在需要时添加元素并调整自身大小。目前，我设法创建了一个构造函数并重载数组访问运算符，并添加一个append函数以将元素添加到数组的后面。但是，一旦触发realloc，程序就会崩溃并显示Segmentation Fault: 11.不过，奇怪的是，如果我更改代码，第一次执行它时没有分段错误;只有当重新运行可执行文件时，它才会失败，所以我怀疑我的free()调用无法正常工作。在重新分配之前的所有元素似乎都已成功添加。

我在.cpp文件中定义了我的类，因为模板定义无法拆分为头文件和其他文件。

结构.cpp

#include <cstdlib>
#include <stdexcept>
template<typename T> class ArrayList {
private:
T* pointer;
unsigned short space;
public:
ArrayList();
~ArrayList();
T& operator[](unsigned short index);
const T& operator[](unsigned short index) const; 
unsigned short length;
void append(T element);
};
template<typename T> ArrayList<T>::ArrayList() {
length = 0;
space = 10;
pointer = (T*)malloc(space*sizeof(T));
}
template<typename T> ArrayList<T>::~ArrayList() {
free(pointer);
}
template<typename T> T& ArrayList<T>::operator[](unsigned short index) {
if (index > length) throw std::out_of_range("Index out of bounds.");
return *(pointer + sizeof(T)*index);
}
template<typename T> void ArrayList<T>::append(T element) {
if (length == space) {
space *= 2;
pointer = (T*)realloc(pointer, sizeof(T)*space);
}
*(pointer + sizeof(T)*length) = element;
++length;
}

主.cpp

#include <iostream>
#include "structures.cpp"
int main(int argc, char** argv) {
ArrayList<unsigned> arr;
int l = 11;
for (int i = 0; i < l; ++i) {
std::cout << "Current index: " << i << std::endl;
arr.append(i);
}
std::cout << "Finished writing to array" << std::endl;
for (int i = 0; i < l; ++i) {
std::cout << "Index: " << i << " Value: " << arr[i] << std::endl;
}
return 0;
}

输出：

Current index: 0
Current index: 1
Current index: 2
Current index: 3
Current index: 4
Current index: 5
Current index: 6
Current index: 7
Current index: 8
Current index: 9
Current index: 10
Segmentation fault: 11