Question

我在标准C中阅读了很多关于malloc（）和free（）的内容。据我所知，你malloc()对于某些内存只有一次然后你free()相同的内存只有一次。这可能是不好的做法，但我知道在你malloc()内存后，你可以定义多个指向它的指针。一旦你free()这些指针中的任何一个，分配的内存被解除分配？

考虑这个玩具示例：

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

int main(){

    char* p = (char*)malloc(10 * sizeof(char));     // allocate memory
    int* q = (int*)p;                               // pointer to the same block of memory
    *p = 'A';                                       // Input some data
    printf("TEST::  %c %d\n", *p, *q);              // Everything's ok so far...
    free(p);                                        // free() my allocated memory?
    sleep(10);                                      // wait
    printf("%c\n", *q);                             // q now points to de-allocated memory
                                                    // shouldn't this segfault?

    free(q);                                        // *** SEGFAULTS HERE ***

    return 0;
}

输出是：

[Linux]$ ./a.out
TEST::  A 65

*** Error in `./a.out': double free or corruption (fasttop): 0x0000000001ac4010 ***
======= Backtrace: =========
...lots of backtrack info...

所以我假设当我free()第一个指针时，内存被认为是free()，但是 数据值 我在这块内存中写的仍然是“那里”，这就是我可以通过第二个指针访问它们的原因吗？

（我不是建议这是一个好主意，我试图理解系统的逻辑。）

Answer 1

当你使用malloc内存时，你会得到一个指向某个空间的指针，当你释放它时，你会把它交还给系统。通常，你仍然可以访问这个内存，但是在你释放它之后使用内存是非常糟糕的。

确切的行为是未定义的，但在大多数系统上，您可以继续访问内存，也可以获得段错误。

您可以尝试的一个有趣的实验是在释放该指针后尝试使用malloc更多内存。在我尝试过的大多数系统上，你得到相同的块（如果你依赖于释放块中的数据，这是一个问题）。你的程序最终会使用两个指针，但由于它们指向相同的物理数据，你将覆盖自己的数据！

原因是当你使用malloc数据时（当然取决于malloc实现），malloc首先从操作系统请求一个数据块（通常比malloc请求大得多），malloc会给你一个那段记忆。您将能够访问最初从操作系统获取的内存malloc的任何部分，因为对于操作系统，它是您的程序在内部使用的所有内存。当你自由时，你告诉malloc系统内存是免费的，并且可以稍后返回给程序。

在malloc区域外写作是非常危险的，因为

根据您的c实施情况，它可能会出现段错误
您可以覆盖malloc所依赖的元数据结构，这会在以后释放/ malloc更多数据时导致非常严重的问题

如果您有兴趣了解更多信息，我建议您通过valgrind（一个检漏仪）运行您的程序，以更好地了解已释放/未释放的内容。

如果您有兴趣了解更多信息，您应该尝试编写自己的malloc，和/或阅读/了解内存管理操作系统。

Answer 2

代码崩溃是由于free加倍。 Appendix J.2 of C11表示行为未定义，例如：

free或realloc函数的指针参数与先前由内存管理函数返回的指针不匹配，或者该空间已通过调用free或realloc（7.22.3.3,7.22.3.5）解除分配。

但是，只需从刚刚释放的内存中读取值，就可以编写将在Linux上崩溃的代码。

在glibc + Linux中，有两种不同的内存分配机制。一个使用brk / sbrk来调整数据段的大小，另一个使用mmap系统调用来请求操作系统提供大块内存。前者用于小分配，例如上面的10个字符，而mmap用于大块。因此，即使在免费后访问内存，您也可能会崩溃：

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

int main(){
    char* p = malloc(1024 * 1024);
    printf("%d\n", *p);
    free(p);
    printf("%d\n", *p);
}

最后，C11标准表明，即使

，行为仍未定义

使用指向通过调用free或realloc函数解除分配的空间的指针的值（7.22.3）。

这意味着，不仅解除引用指针（*p）之后未定义行为，而且使用它是不安全的以任何其他方式指针，即使p == NULL有 UB 。这是从C11 6.2.4p2开始说的：

当指针指向（或刚刚过去）的对象到达其生命周期的末尾时，指针的值变得不确定。

C - 在内存空闲（）编辑后访问数据？

2 个答案: