释放动态分配的指针数组

Question

我正在准备考试，我对提供给我的样题有疑问：

使用原型void free_array(void *a[], int length) 实现函数free_array。该函数的目的是释放与传递给函数的第一个参数中的每个数组元素相关联的动态分配的内存。该函数必须处理两个或多个数组条目指向同一内存的情况（只有一个空闲可以应用于单个内存位置）。

我的第一个想法是将每个已释放的索引设置为 NULL，因为在 NULL 上调用 free() 是无害的。所以我做了以下事情：

void free_array(void *a[], int length) { 
   int i;
   for (i = 0; i < length; i++) {
      free(a[i]);
      a[i] = NULL;
   }
}

提供的解决方案与我的完全不同，我不完全理解他们在做什么。这是我得到的答案：

void free_array(void *a[], int length) { 
    int i, j;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        if (a[i] != NULL) {
            free(a[i]);
            for (j = i + 1; j < length; j++) {
                if (a[j] == a[i]) {
                    a[j] = NULL;
                }
            }
        }
    }
}

我真的很困惑这里发生了什么。似乎他们正在释放每个条目并将具有相同内容的条目标记为 NULL。但是，我认为我们不应该重新访问释放的内存？另外，我的方法还能用吗？

Answer 1

代码的意图是数组中的多个位置可以指向同一个元素，但只能释放一次。内部循环会将指向同一内存块的尚未处理的指针设置为指向 null，这样它们就不会被尝试释放两次。

但是，实现有一个严重的问题：C 标准规定在 free(x) x 的值变成indeterminate。不确定意味着该值可以是您检查变量的任何实例中的任何值。因此，C 编译器假定指针与任何有效指针的指针都不匹配并优化“几乎正确”是合法的

void free_array(void *a[], int length) {
   int i, j;
   for (i = 0; i < length; i++) {
      if (a[i] != NULL) {
          free(a[i]);
          for (j = i + 1; j < length; j++) {
              if (a[j] == a[i]) {
                  a[j] = NULL;
              }
           }
     }
}

到

void free_array(void *a[], int length) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        if (a[i] != NULL) {
            free(a[i]);
            for (j = i + 1; j < length; j++) {
                if (false) {
                }
            }
        }
    }
}

到

void free_array(void *a[], int length) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        if (a[i] != NULL) {
            free(a[i]);
        }
    }
}

---

正确的解决方案必须在调用free之前进行指针比较：

void free_array(void *a[], int length) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        if (a[i] != NULL) {
            for (j = i + 1; j < length; j++) {
                if (a[j] == a[i]) {
                    a[j] = NULL;
                }
            }
            free(a[i]);
        }
    }
}

Answer 2

例如

假设你有一个字符串数组

char* ar[5]; 

你分配了一些字符串，让 0 和 4 索引指向同一个分配的字符串

ar[0] = ar[4] = strdup("mycommonstring");
ar[1] = strdup("hello");
ar[2] = strdup("world");
ar[3] = strdup("!");

有了你的回答，你将首先释放 ar[0] 指向的内容，不幸的是 ar[4] 仍然指向相同的内存位置，但是当调用 free(ar[0]) 时，它指向的内存位置无效。稍后在ar[4]上调用free时会报错。

给定的示例确保指向同一位置的所有指针都将设置为 NULL，以避免将无效地址传递给空闲函数。所以不，内存位置不再被访问，只有 指针 指向内存位置