Question

我意识到下面的代码示例是你永远不应该做的事情。我的问题只是一个有趣的问题。如果你分配一块内存，然后移动指针（一个禁忌），当你释放内存时，释放的块的大小是多少，内存在哪里？这是人为的代码片段：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char* s = malloc(1024);
    strcpy(s, "Some string");
    // Advance the pointer...
    s += 5;
    // Prints "string"
    printf("%s\n", s);
    /*
     * What exactly are the beginning and end points of the memory 
     * block now being deallocated?
     */
    free(s);
    return 0;
}

这就是我认为我发生的事情。被释放的内存块以保存字符串“s”的字节开头。持有“Some”的5个字节现在丢失了。

我想知道的是：在内存中的位置紧跟在原始1024字节的末尾之后的5个字节是否已经解除分配，或者它们是否只是单独存在？

任何人都知道编译器的作用是什么？这是不确定的？

感谢。

Answer 1

您无法将未从malloc，calloc或realloc获取的指针传递给free（NULL除外）。

C FAQ中的

Question 7.19与您的问题相关。

解释consequences of invoking undefined behavior here。

Answer 2

这是标准中未定义的行为，因此您不能依赖任何内容。

请记住，块是人为分隔的内存区域，并不是自动的出现。有必要跟踪块，以释放所有必要的东西，仅此而已。没有可能的终止，比如C字符串，因为没有值或值的组合可以保证不在块内。

最后我看，有两种基本的实施方法。

一种方法是保留已分配块的单独记录以及分配的地址。 free（）函数查找块以查看要释放的内容。在这种情况下，它可能根本找不到它，并且很可能什么都不做。内存泄漏。但是，没有任何保证。

一种方法是在分配地址之前将块信息保存在内存的一部分中。在这种情况下，free（）使用块的一部分作为块描述符，并且根据存储的内容（可能是任何内容），它将释放一些东西。它可能是一个太小的区域，也可能是一个太大的区域。堆腐败的可能性很大。

所以，我希望内存泄漏（没有任何内容被释放）或堆损坏（太多被标记为空闲，然后重新分配）。

Answer 3

是的，这是未定义的行为。你基本上是在释放一个没有malloc的指针。

Answer 4

您无法将未从malloc（或calloc或realloc ...）获得的指针传递给free。这包括您从malloc获得的块的偏移量。违反此规则可能会导致发生任何。通常情况下，这最终可能是在最糟糕的时刻出现的最糟糕的可能性。

进一步说明，如果你想截断这个块，有一个合法的方法可以做到这一点：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char *new_s;
    char *s = malloc(1024);
    strcpy(s, "Some string");

    new_s = realloc(s, 5);
    if (!new_s) {
        printf("Out of memory! How did this happen when we were freeing memory? What a cruel world!\n");
        abort();
    }
    s = new_s;

    s[4] = 0; // put the null terminator back on
    printf("%s\n", s); // prints Some

    free(s);
    return 0;
}

realloc可用于放大和缩小内存块，但可能（或可能不）移动内存来执行此操作。

Answer 5

它不是编译器，它是标准库。行为未定义。图书馆知道它已将原始s分配给您。 s+5未分配给库已知的任何内存块，即使它恰好位于已知块内。所以，它不会起作用。

Answer 6

我想知道的是：在内存中的位置紧跟在原始1024字节的末尾之后的5个字节是否已经解除分配，或者它们是否只是单独存在？

两者。结果是未定义的，因此编译器可以自由地执行其中任何一个，或者他们真正喜欢的任何其他内容。当然（对于特定平台和编译器的所有“未定义行为”的情况），都有一个特定的答案，但任何依赖这种行为的代码都是一个坏主意。

Answer 7

对未被malloc或其兄弟分配的ptr调用free（）是未定义的。

malloc的大多数实现在ptr返回之前立即分配一个小的（通常是4byte）头区域。这意味着当你分配1024个字节时，malloc实际上保留了1028个字节。当调用free（ptr）时，如果ptr不为0，它将检查ptr-sizeof（header）中的数据。一些分配器实现了一个健全性检查，以确保它是一个有效的头，并且可能检测到一个坏的ptr，并断言或退出。如果没有进行健全性检查，或者错误地通过，则自由例程将对标题中出现的任何数据起作用。

Answer 8

添加更正式的答案：我将这个问题的机制与在图书馆（malloc）中拿书的人进行比较，然后与封面一起撕下几十页（推进指针），然后尝试归还（免费）。

您可能会找到一本图书管理员（malloc /免费图书馆实施），这本书可以拿回这本书，但在很多情况下，我希望您会因疏忽处理而支付罚金。

在C99的选秀中（我没有最终的C99在我面前），在这个主题上有一些话要说：

free函数会导致ptr指向的空格被释放，也就是说，可供进一步分配。如果ptr是空指针，则不执行任何操作发生。否则，如果参数与先前返回的指针不匹配通过calloc，malloc或realloc函数，或者空格如何通过调用free或realloc取消分配，行为未定义。

根据我的经验，双重免费或没有通过malloc返回的“指针”将导致内存损坏和/或崩溃，具体取决于您的malloc实施。围栏两侧的安全人员不再使用此行为，至少在广泛使用的Doug Lea的malloc包的早期版本中various interesting things。

Answer 9

库实现可能会在返回给你的指针之前放置一些数据结构。然后在free()中，它递减指针以获取数据结构，告诉它如何将内存放回到空闲池中。因此，字符串“Some”开头的5个字节被解释为struct算法使用的malloc()的结尾。也许是32位值的结束，如分配的内存大小，或链表中的链接。这取决于实施。无论细节如何，它都会让你的程序崩溃。正如思南指出的那样，如果你很幸运！

Answer 10

让我们在这里变得聪明...... free()不是黑洞。至少，你有CRT源代码。除此之外，您还需要内核源代码。

当然，行为未定义，因为由CRT / OS来决定做什么。但这并不妨碍你找出你的平台实际上做了什么。

快速浏览Windows CRT会显示free()使用CRT特定堆直接HeapFree()。 Beoyond你进入RtlHeapFree()然后进入系统空间（NTOSKRN.EXE）与内存管理器Mm*()。

在所有这些代码路径中都有一些检查。但是对内存执行不同的操作会导致不同的代码路径。因此，未定义的真正定义。

快速浏览一下，我可以看到分配的内存块最后有一个标记。释放存储器时，每个字节都用不同的字节写入。运行时可以检查是否覆盖了块标记的结尾，如果是，则引发异常。

在你的内存中释放几个字节（或覆盖你分配的大小）的情况下，这是一种可行性。当然你可以欺骗它并在正确的位置自己编写块标记的结尾。这将使您通过CRT检查，但随着代码路径的进一步发展，会出现更多未定义的行为。可能会发生以下三种情况：1）绝对无害，2）CRT堆内存损坏，或3）任何内存管理函数抛出异常。

Answer 11

简短版本：这是未定义的行为。

长版本：我检查了CWE site并发现，虽然这是一个坏主意，但没有人似乎有一个坚实的答案。可能是因为它未定义。

我的猜测是，大多数实现，假设它们不会崩溃，将释放1019个字节（在您的示例中），或者释放1024并在后五个中获得双倍或类似的。从理论上说现在，它取决于malloc例程的内部存储表是否包含地址和长度，或者起始地址和结束地址。

无论如何，这显然不是一个好主意。： - ）

移动指针后C中的内存泄漏问题（究竟是什么解除分配？）

11 个答案: