C 会自动释放应用于函数的函数吗？

Posted 2023-02-14

【中文标题】C 会自动释放应用于函数的函数吗？

【英文标题】：Does C automatically free functions applied to functions?

【发布时间】：2022-01-08 00:21:08

【问题描述】：

我正在使用 C 中的矩阵并希望改进我的代码并确保没有内存泄漏。

我的矩阵实现如下：

typedef struct 
    int nb_cols;
    int nb_rows;
    float *data;
 matrix;

我有很多函数需要两个矩阵作为输入，然后返回一个输出。它们看起来像这样：

matrix *function(matrix* m1, matrix *m2)

    matrix* temp = matrix_init(m1->rows, m1->cols);

    // Doing some stuff 
    // like temp[i * (m1->cols) + j] = m1[ i * (m1->cols + j] + m2[i * (m2->cols + j];
    // (this is just an example)
    
    return temp;

当我这样调用这些函数时：

mat = function1(function2(m1, m2), m3);

编译器是否自动允许临时矩阵然后释放？还是我不应该这样做，并且拥有所有临时矩阵来一一免费地进行操作？

这样写更好吗？：

mat_temp = function2(m1, m2);
mat = function1(mat_temp, m3);
free(mat_temp);

非常感谢您的回答！

【问题讨论】：

您的建议更好，因为 malloc() 不知道它们的使用将是多么“临时”

"free functions applied to functions" 应该是从嵌套函数中释放输出。释放函数意味着释放与函数关联的代码段，这可能不是您的意思。

【参考方案1】：

第二个更好。

在下面，function2() 返回的指针丢失了，因此分配给它的内存缺少对应的free()。 Memory leak

// lost memory
mat = function1(function2(m1, m2), m3);

改为：

matrix *m1 = function0();
matrix *m2 = function0();
matrix *mat_temp = function2(m1, m2);
matrix *mat = function1(mat_temp, m3);
free(mat_temp);
...
free(mat);
free(m2);
free(m1);

---

旁白：

改进我的代码

如果指向的数据没有变化，请添加const 以允许更广泛的功能使用和一些优化。

// matrix *function(matrix* m1, matrix *m2)
matrix *function(const matrix* m1, const matrix *m2)

如果调用代码应该从不提供重叠数据（没有意外的数据更改），请添加restrict 让编译器应用更多优化。

// matrix *function(matrix* m1, matrix *m2)
matrix *function(matrix* restrict m1, matrix * restrict m2)

... 或const 和restrict。

好的代码也会测试失败的分配。

if (m == NULL) TBD_code();

【讨论】：

感谢您的精彩回答。

另一个问题：m1 = multiply(m1, m2); 是否也会导致那些内存泄漏？就像回归自身并不能释放“以前存在”的东西，对吧？

@Ouilliam 是的。最好使用 matrix *t = multiply(m1, m2); free(m1); m1 = t; 或编写另一个函数：void multiply_equal(matrix** m1, const matrix* m2); 并调用 multiply_equal(&m1, m2); 并让它以最佳方式重新分配 m1 数据。

【参考方案2】：

编译器是否自动允许临时矩阵然后释放？

不，编译器不会自动释放它们。

你可以在 stack 上分配一些矩阵数据（使用 VLA - C99 中的可变长度数组功能），但如果你想将它传递给其他子程序，你必须使用堆（malloc、calloc、realloc 和 free，以及其他一些特定于平台的）

或者我不应该这样做，使用临时矩阵一个接一个地处理操作，然后释放临时矩阵

如果您不熟悉内存管理，并且愿意为了正确性而牺牲效率，那么 allocate-copy-free 并不是一个糟糕的策略。

但请相信我的话，因为我已经有一段时间没有使用内存管理进行编程了。

我最近的个人项目一直在做的是，我静态分配所有变量，首先估计最大必要内存，然后分配，并且在程序的整个生命周期中从不释放任何工作上下文。