没有 malloc 或 calloc 的 free() 函数

Question

快速问题

您可以使用 free() 函数而无需事先调用 malloc 吗？

呃。

void someFunc( void )
{
   char str[6] = {"Hello"};

   //some processing here ....

   free(str);
}

我没有遇到编译错误，但是这有效还是完全正确？

谢谢你，

Answer 1

这是完全不正确的：

1. 您无法释放静态数组，例如 char str[6]。
2. free() 只能在您分配的内存上（或 NULL）调用。

Answer 2

当您调用 malloc() 或任何其他分配函数时，内存将在堆上分配。这是唯一可以释放的内存。当您声明静态字符串时，正如您在示例中所做的那样，该字符串会在编译时分配到另一个内存段中。 str 指针本身也是如此，它分配在 堆栈，因此也无法释放。

Answer 3

在非 malloc 变量上使用 free 通常会导致段错误。示例：

#include <stdlib.h>

int main()
{
  char str[6] = {"Hello"};
  free(str);
}

$ gcc test.c -o test

$ ./test

分段错误

Answer 4

free() 使用分配块前面的数据来管理堆。如果指向的内存不是由堆分配函数（例如 malloc() 或 calloc()）分配的，则该块前面的数据作为堆管理数据将毫无意义。

有些库会检测无效的堆数据并产生运行时错误，否则行为未定义。通常，此类错误的后果将不会被注意到，直到您稍后尝试分配更多内存为止。这会使调试此类错误变得非常困难。

您不会收到编译器错误，因为它不是语法错误并且在编译时无法检测到。编译器不了解库函数的语义。它只知道 malloc() 返回 void* 并且 free() 接受 void*；在编译时无法知道指针是否引用动态分配的块，因为内存根据定义是在运行时分配的。此外，指针可以在运行时修改为指向任何内存类型，或者可以使用别名 - 复制到另一个指针，然后通过第二个指针释放。如果您期望出现错误消息，那么您对编译器的期望很高；然而，一些静态分析工具可能会警告是否可能发生此类错误，而动态分析工具（例如 valgrind）可能会在测试过程中实际发生错误时检测到该错误。

Answer 5

否

---

free(3) 函数采用 void * 参数，因此您可以向其传递任何类型的指针，而不会出现编译时错误。但是，如果指针最初不是由 malloc(3) 返回并且之前从未返回给 free(3)，就会发生不好的事情。

Answer 6

你不能，但你不需要。当您在函数内声明一个变量时，它被称为自动变量，因为它在函数结束时自动被删除（释放其内存）。

如果您想限制自动变量的生命周期，您可以使用 {} 引入作用域，如下所示：

void someFunc( void )
{
    // do some stiff here ...

    { // <- introduce a temporary scope

        char str[6] = {"Hello"}; // this is local to your new scope

        // some processing here ...

    } // <- your array str[] is destroyed here

    // do some more stuff here, str[] has disappeared

}

为了清晰起见，无需额外注释：

void someFunc( void )
{
    // do some stiff here ...

    {

        char str[6] = {"Hello"};

        // some processing here ...

    }

    // do some more stuff here ...

}

在函数内引入新作用域是一个常见的习惯用法，用于清理更广泛范围的无关变量（潜在的错误来源），同时也可以利用RAII。

例如，当锁定互斥锁以同步函数代码的一小部分时。