在 C 中正确使用 free() 函数

Posted 2023-02-21

【中文标题】在 C 中正确使用 free() 函数

【英文标题】：Correct usage of free() function in C

【发布时间】：2015-06-09 07:09:20

【问题描述】：

我是 C 编程语言的新手，你能告诉我这是否正确吗？

例如： 缓冲区上的程序点，我使用pointer 作为free() 函数中的参数。那么，这个功能会导致什么问题呢？

【问题讨论】：

如果你给free的指针不是malloc/calloc/realloc返回的指针，那么代码会出现未定义行为

【参考方案1】：

您应该仅在由malloc、calloc 或realloc 返回的分配内存的指针上调用free。

char* ptr = malloc(10); 

// use memory pointed by ptr 
// e.g., strcpy(ptr,"hello");

free(ptr); // free memory pointed by ptr when you don't need it anymore

注意事项：

永远不要释放内存两次。例如，如果您在ptr 上调用free 两次并且ptr 的值自第一次调用free 以来没有更改，则可能会发生这种情况。或者你有两个（或更多）不同的指针指向同一个内存：如果你在一个上调用 free，你现在也不能在其他指针上调用 free。

当你释放一个指针时，你甚至不能read它的值；例如，if (ptr) 在释放后不允许使用，除非您将 ptr 初始化为新值

你不应该取消引用释放的指针

将空指针传递给free 可以，不执行任何操作。

【参考方案2】：

认为计算机有一大堆内存（尚未）被您的程序使用。现在您需要更多内存，并要求计算机提供更多内存（例如，一个大缓冲区）。完成后，您希望将其返回到计算机。

这个内存称为堆。调用malloc()请求内存，调用free()返回内存；

char *buffer;
buffer = malloc(512);           // ask for 512 bytes of memory
if (buffer==NULL) return -1;   // if no more memory available
...
free(buffer);                 // return the memory again

【参考方案3】：

free() 函数用于释放一个程序使用的内存并将其移回可用内存区域，以便其他操作系统进程可以使用该内存位置。此外，free 函数采用指向该内存位置的任何类型的指针。 例如：

int a = 10;  // suppose 2 byte is allocated ie location 1000 and 1001

现在这2个字节的内存属于特定问题；因此操作系统不会将此内存位置提供给另一个进程（内存现在分配的内存不可用内存）

 int *ptr =&a;
 /*ptr is pointer variable pointing to 1000  
 as it is int pointer therefore ptr++ will move pointer to 1002*/

现在如果我们执行free(ptr)，它将检查指针类型并根据类型释放函数释放内存，在这种情况下从 1000 开始分配 2 个字节。

现在有趣的一点是，在操作系统将此内存分配给其他进程并且该进程将其覆盖之前，您的数据将一直存在。

即使在free() 函数之后，ptr 也指向 1000，但该内存位置不属于我们的程序，因此ptr 指针已赋予新名称DANGLING POINTER。

*ptr 可能会或可能不会给出相同的值，因此最好设为ptr =null。

【参考方案4】：

来自free()函数的man page：

free() 函数释放指针 ptr 指向的内存空间，该指针必须由 pre- 返回 强烈致电malloc()、calloc() 或realloc()。否则，或者如果 free(ptr) 已经被调用 之前，会发生未定义的行为。如果ptr为NULL，则不进行任何操作。

动态分配内存时必须使用free()函数。

如果您将其用作静态变量，则可能会导致意外行为。

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 char *c=malloc(100);//allocating the 100 bytes of memory for a pointer variable c.

使用该变量后，您可以释放分配的内存，

 free(c);

如果你被声明为这样的变量，

char c= malloc(100);// It is illegeal. And c will have a memory in stack.

如果你释放这个变量，

free(c);//it will lead to system crash. Because your freeing the memory which is in  stack memory.

【讨论】：

会导致空间内存安全或时间内存安全错误吗？

...什么？ char c = malloc(100)在堆上分配100个字节，将指针转换为char，然后存储到c。调用free(c) 会将c（一个字符）转换为一个指针，然后尝试释放它，这将导致系统崩溃，因为（大部分时间）将一个指针转换为char 并返回会改变它的值并使其成为无效指针。