free()之后内存会发生什么？

Question

我知道在你的硬盘上，如果你删除一个文件，数据并不会（立即）消失。数据仍然存在，直到被覆盖。我想知道记忆中是否存在类似的概念。假设我为一个字符串分配了 256 个字节，在我 free() 直到它被覆盖之后，该字符串是否仍然漂浮在内存中的某个地方？

Answer 1

你的比喻是正确的。内存中的数据不会消失或类似的情况；尽管尝试从释放的内存中读取是未定义的行为，但在 free() 之后这些值确实可能仍然存在。

Answer 2

一般来说，它确实会保留下来，除非您在释放之前显式覆盖该字符串（就像人们有时对密码所做的那样）。某些库实现会自动覆盖已释放的内存以捕获对其的访问，但这不是在释放模式下完成的。

Answer 3

答案很大程度上取决于实施。在良好的实现中，内存的至少开头（或结尾？）可能会被簿记信息覆盖，以跟踪稍后可以重用的空闲内存块。但细节会有所不同。如果您的程序具有任何级别的并发/线程（即使在您可能看不到的库实现中），那么此类内存可能会被异步破坏，甚至可能以甚至读取它都是危险的方式。当然，free 的实现可能会完全取消程序虚拟地址空间中的地址范围的映射，在这种情况下，尝试对其执行任何操作都会使程序崩溃。

从应用程序作者的角度来看，您应该根据规范简单地对待free，并且永远不要访问已释放的内存。但从系统实现者或集成者的角度来看，了解（或设计）实现可能很有用，在这种情况下，您的问题就很有趣。

Answer 4

如果您想验证您的实现的行为，下面的简单程序将为您做到这一点。

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

/* The number of memory bytes to test */
#define MEM_TEST_SIZE 256

void outputMem(unsigned char *mem, int length)
{
    int i;

    for (i = 0; i < length; i++) {
        printf("[%02d]", mem[i] );
    }   
}

int bytesChanged(unsigned char *mem, int length)
{
    int i;
    int count = 0;

    for (i = 0; i < MEM_TEST_SIZE; i++) {
        if (mem[i] != i % 256)
            count++;
    }
    return count;
}

main(void)
{
    int i;
    unsigned char *mem = (unsigned char *)malloc(MEM_TEST_SIZE);

    /* Fill memory with bytes */
    for (i = 0; i < MEM_TEST_SIZE; i++) {
        mem[i] = i % 256;
    }

    printf("After malloc and copy to new mem location\n");
    printf("mem = %ld\n", mem );
    printf("Contents of mem: ");
    outputMem(mem, MEM_TEST_SIZE);

    free(mem);
    printf("\n\nAfter free()\n");
    printf("mem = %ld\n", mem );
    printf("Bytes changed in memory = %d\n", bytesChanged(mem, MEM_TEST_SIZE) );
    printf("Contents of mem: ");
    outputMem(mem, MEM_TEST_SIZE);


}