malloc与free的疑惑

int main()
{
  char *str = (char*) malloc(3 * sizeof(char));
  char *index = str;
  long long count = 0;

  while(index != NULL){
    printf("%p\n", index++);
    count ++;
  }

  printf("lld\n", count);
}
在上面的代码中，我用malloc分配了3个字节的空闲内存。理论上(index+4)应该等于NULL，此时就应该停止循环，但是上面的代码会在while中不断的循环输出地址。
起初，我认为这应该是malloc只是给出一块内存空闲空间的首地址，并未限制空间的大小。而是由free函数根据malloc的参数来做回收，所以又试了下面的例子：

int main()
{
  char *str = (char*) malloc(5 * sizeof(char));
  char *index = str;

  for(int i = 0; i < 10; i++){
    *(index+i) = 'a';
  }
  //输出字符的ASCII码
  for(int i = 0; i < 10; i++){
      printf("%d ", *(str+i));
  }
  printf("\n");

  free((void*) str);

  //输出字符的ASCII码
  for(int i = 0; i < 10; i++){
    printf("%d ", *(str+i));
  }
}
实际的输出结果是这样的：

97 97 97 97 97 97 97 97 97 97
0  0  0  0  97 97 97 97 97 97
无论怎样修改malloc中分配的字节数，总是前面的4个97变为0。
为什么会出现这样奇怪的结果？请大家帮我解释一下这个问题，感激不尽！！！