Question

我对C中的内存管理（以及Debian GNU / Linux下的GCC 4.3.3）提出了疑问。

根据K＆amp; R的C编程语言书（第7.8.5节），当我释放指针然后取消引用它时，是一个错误。但是我有些怀疑，因为我注意到有时候，就像我在下面粘贴的源代码一样，编译器（？）似乎按照定义明确的原则工作。

我有一个像这样的简单程序，它显示了如何返回动态分配的数组：

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


int * ret_array(int n)
{
    int * arr = (int *) malloc(10 * sizeof(int));
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        arr[i] = i*2;
    }
    printf("Address pointer in ret_array: %p\n", (void *) arr);
    return arr;
}

int * ret_oth_array(int n)
{
    int * arr = (int *) malloc(10 * sizeof(int));
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        arr[i] = i+n;
    }
    printf("Address pointer in ret_oth_array: %p\n", (void *) arr);
    return arr;
}

int main(void)
{
    int *p = NULL;
    int *x = NULL;
    p = ret_array(5);
    x = ret_oth_array(6);

    printf("Address contained in p: %p\nValue of *p: %d\n", (void *) p, *p);

    free(x);
    free(p);
    printf("Memory freed.\n");
    printf("*(p+4) = %d\n", *(p+4));
    printf("*x = %d\n", *x);

    return 0;
}

如果我尝试用一些参数编译它：-ansi -Wall -pedantic-errors，它不会引发错误或警告。不只;它运行良好。

Address pointer in ret_array: 0x8269008
Address pointer in ret_oth_array: 0x8269038
Address contained in p: 0x8269008
Value of *p: 0
Memory freed.
*p+4 = 8
*x = 0

*（p + 4）为8且* x为0。为什么会这样？如果*（p + 4）是8，那么x不应该是6，因为x数组的第一个元素是6？

如果我尝试将调用顺序更改为free，则会发生另一件奇怪的事情。 E.g：

int main(int argc, char * argv[])
{
/* ... code ... */

    free(p);
    free(x);

    printf("Memory freed.\n");
    printf("*(p+4) = %d\n", *(p+4));
    printf("*x = %d\n", *x);

    return 0;
}

实际上在这种情况下，输出（在我的机器上）将是：

*p+4 = 8
*x = 142106624

为什么 x 指针真正被“释放”，而p指针被释放（我希望）“不同”？好吧，我知道在释放内存后我应该指向指向NULL，但我只是好奇：P

Answer 1

这是未定义的行为，因此将free d指针作为一个错误，因为奇怪的事情可能（并且会发生）。

free()不会更改指针的值，因此它会一直指向进程地址空间中的堆 - 这就是为什么你没有得到段错误，但是在某些平台上没有指定它并且理论上没有当您尝试在free之后立即取消引用指针时，您可以获得段错误。

为了防止这种情况，在NULL之后将指针分配给free是一个好习惯，因此它会以可预测的方式失败 - 段错误。

请注意，在某些操作系统（HP-UX，也可能是其他操作系统）上，允许取消引用NULL指针，只是为了防止段错误（从而隐藏问题）。我发现它相当愚蠢，因为它使诊断起来更加困难，尽管我不知道背后的全部故事。

Answer 2

free()（和malloc()）不是来自gcc。它们来自C库，在Debian上通常是glibc。所以，你看到的是glibc的行为，而不是gcc（并且会随着不同的C库或不同版本的C库而改变）。

我特别是，在您使用free()后，您正在释放内存块malloc()给您。它不再是你的了。由于它不应该再被使用，glibc中的内存管理器可以随意使用内存块做任何事情，包括使用它的一部分作为自己的内存结构（这可能是你看到它的内容发生变化的原因;它们已经被簿记信息覆盖，可能会指向其他区块或某些计数器。）

还有其他事情可以发生;特别是，如果分配的大小足够大，glibc可以向内核请求一个单独的内存块（使用mmap()或类似的调用），然后将其释放回内核 free()期间。在这种情况下，您的程序将崩溃。理论上这也可能发生在一些环境中，即使分配很少（glibc可以增加/缩小堆）。

Answer 3

这可能不是您正在寻找的答案，但无论如何我都会试一试：

由于你正在玩未定义的行为，你永远不应该以任何方式，形状或形式依赖它，它有什么好处才能知道一个给定的实现如何处理它？</ p>

由于gcc可以在任何给定时间，版本，架构之间或根据月球的位置和亮度自由改变处理，因此在了解它如何处理它时没有任何用处。至少不是使用gcc的开发人员。

Answer 4

*（p + 4）为8且* x为0.为什么会发生这种情况？如果*（p + 4）是8，那么x不应该是6，因为x数组的第一个元素是6？

对此的一个可能的解释是printf（“...％i ...”...）可能在内部使用malloc为其字符串插值分配临时缓冲区。这将在第一次输出后覆盖两个数组的内容。

通常，如果程序在释放后依赖于指针的值，我会认为这是一个错误。我甚至会说它是一个非常糟糕的代码味道，如果它在释放后保留指针的值（而不是让它超出范围或用NULL覆盖它）。即使它在非常特殊的情况下工作（具有特定堆管理器的单线程代码）。

Answer 5

释放动态内存变量后，它就不是你的了。内存管理器可以自由地执行它所指向的那段内存。据我所知，编译器对释放的内存块没有做任何事情，因为它是一个函数而不是由语言定义。即使它是由语言定义的，编译器也只是插入对底层OS函数的调用。

只是想说，语言没有定义，所以你必须检查你的操作系统并在释放它后观察那块内存。这种行为可能是随机的，因为有时其他程序会要求记忆，有时候也不会！

顺便说一句，在我的机器上它是不同的，两个指针的值都会改变。

Answer 6

虽然您所看到的行为似乎是一致的，但并不能保证这一点。不可预见的情况可能会导致这种行为发生变化（更不用说这是完全依赖于实现的事实）。

具体来说，在您的示例中，您释放（）数组，然后在访问数组时获取旧内容。如果你在free（）之后会有额外的malloc（）调用 - 那么旧的内容可能会丢失。

Answer 7

即使内存为free d，也不一定会将其用于某些其他目的。指向进程内存的旧指针仍然是有效的指针（尽管是未分配的内存），因此您也不会出现分段错误。

为什么在释放指针后取消引用时会得到不同的结果？

7 个答案: