第 2 次运行代码后出现 C 双重释放错误

Question

我正在尝试用 C 语言开发一个库，并从内存管理开始。

尝试多次测试我的分配函数和释放函数以测试多个分配和释放。

但是，在免费功能的第二次运行中，我遇到了双重免费和崩溃。

我的简单标题：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "xyz_props.h"
#include <assert.h>
#include <string.h>


Header:

#ifndef XYZ_PROPS_H
#define XYZ_PROPS_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include <stdlib.h>
#define DEFAULT_MAX_KEY_SIZE_IN_BYTES       256
#define DEFAULT_MAX_VALUE_SIZE_IN_BYTES     4096
    
/*represents a single linked list node with (key,value) pair*/
typedef struct xyz_config_node
{
    char* key; 
    char* value; 
    struct xyz_config_node* p_next; 
    
} xyz_config_node;

/*represents all properties*/
typedef struct xyz_config_list
{
    xyz_config_node* p_head;
    int KEY_SIZE_IN_BYTES; 
    int VALUE_SIZE_IN_BYTES;  
    
} xyz_config_list;

/*declare variables*/
extern xyz_config_list* p_self;
/*===========================================================================
Function:           xyz_config_alloc      
Description:        allocates heap memory for the wrapper xyz_config_list 
 *                  that contains the head node.
Inputs:             max_key_size in bytes. 
 *                  Input of 0 or greater than 4096 will default to 256 bytes 
 *                  length for the key size. 
 * 
 *                  max_value_size in bytes. 
 *                  Input of 0 or greater than 4096 will default to 4096 bytes 
 *                  length for the value size. 
Outputs:            pointer to xyz_config_list
==========================================================*/
xyz_config_list* xyz_config_alloc(int max_key_size, int max_value_size);

/*===========================================================================
Function:           xyz_config_free
Description:        Frees heap memory allocated to xyz_config_list & the
 *                  linked list within xyz_config_list. 
Inputs:             xyz_config_list** pp_self - pass by reference         
Outputs:            void
References: 
Example call:       xyz_config_free(&props); 
==========================================================*/
void xyz_config_free(xyz_config_list** pp_self);

实现 C 文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include "xyz_props.h"

xyz_config_list* p_self = NULL; 
/*=============================================================================
Private Declarations
==============================================================================*/
xyz_config_list* xyz_config_alloc_helper(int max_key_size, int max_value_size, xyz_config_list** props);

/*=============================================================================
 * Implementations
==============================================================================*/
xyz_config_list* xyz_config_alloc(int max_key_size, int max_value_size) {
   return xyz_config_alloc_helper(max_key_size, max_value_size,&p_self);
}

xyz_config_list* xyz_config_alloc_helper(int max_key_size, int max_value_size, xyz_config_list** props)
{
     if (NULL == *props) {
        *props = (xyz_config_list*) calloc(1, sizeof(xyz_config_list));
        //set max key size
        if (max_key_size > 0 && max_key_size<=4096) {
            (*props)->KEY_SIZE_IN_BYTES = max_key_size;
        } else {
              //defaults to 256 
             (*props)->KEY_SIZE_IN_BYTES = DEFAULT_MAX_KEY_SIZE_IN_BYTES;
             fprintf(stderr,"WARNING xyz_config,xyz_config_alloc_helper(), "
             "max_key_size MUST be 0<max_key_size<=4096.max_key_size is set to "
                     "default 256.\n");
        }
        //set max value size
        if (max_value_size > 0 && max_value_size<=4096) {
            (*props)->VALUE_SIZE_IN_BYTES  = max_value_size;
        } else {
             //defaults to 4096
             (*props)->VALUE_SIZE_IN_BYTES  = DEFAULT_MAX_VALUE_SIZE_IN_BYTES;
             fprintf(stderr,"WARNING xyz_config,xyz_config_alloc_helper(), "
             "max_value_size MUST be 0<max_value_size<=4096.max_value_size is set to "
                     "default 4096.\n");
        }
    }
    return *props;
}

void xyz_config_free(xyz_config_list** pp_self)
{
    if (NULL!=pp_self && NULL!=(*pp_self))
    {
        xyz_config_node* p_current = (*pp_self)->p_head; 
        xyz_config_node* p_next = NULL; 
        //iterate and free the nodes 
        while (NULL!=p_current)
        {
            p_next = p_current->p_next;
            //free child attributes 
            free(p_current->key);
            free(p_current->value);
            //free the node 
            free(p_current);
            p_current = p_next; 
           
        }
        //free the super structure
        if (NULL!=*pp_self)
        {
            free (*pp_self); //ERROR HAPPENS ON 2ND TIME HERE.
            *pp_self = NULL; 
        }

    }
}

主文件：

/*
 * 
 */
void test();
void test2();
int main(int argc, char** argv) {

    test();
    return (EXIT_SUCCESS);
}

/*single alloc & free*/
void test()
{

    xyz_config_list* props = xyz_config_alloc(128,1600); //defaults to max_key_size=256,max_value_size=4096
    assert(props);

    //finally free all memory 
    xyz_config_free(&props);
    assert(NULL==props);
    
    printf("free\n");
}

/*multiple allocs & frees*/
void test2()
{
    //1-alloc
    xyz_config_list* props = xyz_config_alloc(128,1600); //defaults to max_key_size=256,max_value_size=4096
    assert(props);

    //1-finally free all memory 
    xyz_config_free(&props);
    assert(NULL==props);
    
    //2- alloc 
    props = xyz_config_alloc(128,1600); //defaults to max_key_size=256,max_value_size=4096
    assert(props);

    //2-finally free all memory 
    xyz_config_free(&props); //CRASH in 2nd free function. Output: RUN FINISHED; Segmentation fault; core dumped; 
    assert(NULL==props);
    
    printf("free\n");
}

调试器内存和变量在第一次运行时观察：

调试器内存和变量在第 2 次运行出现问题时观察：

任何帮助将不胜感激。

Answer 1

似乎问题与在文件范围内声明变量 p_self 有关

xyz_config_list* p_self = NULL;

此变量用于函数xyz_config_alloc_helper。仅当文件范围变量p_self 等于NULL 时才分配内存。

xyz_config_list* xyz_config_alloc(int max_key_size, int max_value_size) {
   return xyz_config_alloc_helper(max_key_size, max_value_size,&p_self);
                                                               ^^^^^^^
}

和（在函数xyz_config_alloc_helper内）

 if (NULL == *props) {
    *props = (xyz_config_list*) calloc(1, sizeof(xyz_config_list));

但是，在函数xyz_config_free 中，变量未设置为NULL，因为该函数处理在函数 test 和 test2 中声明的局部变量，例如

xyz_config_list* props = xyz_config_alloc(128,1600); //defaults to max_key_size=256,max_value_size=4096
assert(props);

//1-finally free all memory 
xyz_config_free(&props);

这里的代码 sn-p 从它设置为NULL 的函数中通过引用传递给函数

    if (NULL!=*pp_self)
    {
        free (*pp_self); //ERROR HAPPENS ON 2ND TIME HERE.
        *pp_self = NULL; 
    }

即*pp_self与文件范围p_self内的对象不是同一个对象。

因此，当第二次调用函数xyz_config_free 时，它会尝试释放已释放的内存，因为在第二次之前，由于文件范围变量未设置为 NULL，因此未分配新内存函数xyz_config_free的调用

这个错误的教训是尽量避免定义依赖于文件范围变量的函数。