当指针未知时，如何在 C 中释放内存？答案

【问题标题】：How can I free memory in C when a pointer is not known?当指针未知时，如何在 C 中释放内存？
【发布时间】：2014-11-06 21:07:26
【问题描述】：

我希望释放我没有指针的内存块。在我的程序中，我依次调用malloc，希望malloc(1)、malloc(4)、malloc(5)创建的内存是连续的。然后，当我只有指向malloc(5) 的指针时，我会释放这些内存。但我想不出这是怎么做到的；我不能简单地创建一个引用 ptr[-5] 地址的指针，然后释放 5 个字节的内存吗？如何才能做到这一点？

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

int main(){

    malloc(1);
    malloc(4);
    char* ptr = malloc(5);

    free(ptr);
}

【问题讨论】：

你为什么要像这样在野外 malloc？
为什么？只是为什么？如果您想要连续的内存，请通过一次调用malloc 来分配它并进行一些指针运算。这只会引发未定义的行为。
希望内存分配是连续的似乎相当乐观:)
看来您可能想要一些非常有趣的东西，但没有提供更高级别的细节。更高层次的目标是什么？形成具有更高级别目标和详细信息的帖子可能会满足您的需求。
看来您需要在 C 标准提供的基础上实现自己的内存管理。

标签： c pointers memory memory-management

【解决方案1】：

你不能做你想做的事。你甚至不应该尝试做你想做的事。

即使您确切地知道malloc() 在做什么，您的程序也会依赖未定义的行为。当新版本的 C 库到来时，行为可能会改变，如果您使用不同的工具链（从 GNU C 切换到 Microsoft C 或其他）编译它，您的程序几乎肯定会失败。

任何时候你分配内存，你都需要跟踪指针。如果你的程序甚至不知道内存，就没有办法释放它。

跟踪您的内存分配。如果您正在设计动态分配的数据结构，您的设计应该包括跟踪它们的功能，例如将地址列表保存在链表中或其他东西中。

如果这看起来工作量很大，不妨考虑使用 C#、Java 或 Python 等托管语言。

【讨论】：

赞成，但我要补充的是，这不仅仅是你不能这样做，这样做没有意义。 malloc() 说“给我一些内存”，返回值是内存的地址。如果你立即丢弃返回值，那么你就不能使用内存（更不用说释放它了），那么为什么要首先要求它呢？
好吧，这个问题的示例代码很愚蠢，但实际程序似乎正在使用指针做一些事情，而只是懒得跟踪它们。我编写了调用malloc() 的简单程序，而无需费心跟踪内存，因为程序当然会在终止时释放其所有资源。但是我的专业动态程序都跟踪每个分配，我运行 Valgrind 以确保它们永远不会泄漏内存。 stackoverflow.com/a/1529832/166949

【解决方案2】：

free(void*)

[deallocate] 先前通过调用malloc、calloc 或realloc 分配的内存块被释放，使其再次可用于进一步分配。

如果 ptr 没有指向使用上述函数分配的内存块，则会导致未定义行为。 - http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/free/

没有办法。

【讨论】：

【解决方案3】：

但我想不出这是怎么做到的

那是因为不可能。您从malloc 返回的块可以以真正任意的顺序出现。释放动态分配的内存块的唯一方法是让程序可以访问指向它的指针。其他任何事情都是未定义的行为。

注意：malloc 的实现会执行“簿记”来确定您要释放的块类型。虽然入侵它们的实现并非不可能，但没有办法以符合标准、可移植的方式进行。

【讨论】：

【解决方案4】：

由于各种原因，您无法创建 [-5]... 事物，但从实际的角度来看，您必须记住分配给 malloc() 的内存来自堆而不是堆栈，因此“从其他地方计算”是很困难的（因为不能保证多次调用 malloc 是连续的）。

当指针失去与内存的关联（或超出范围）而没有被释放时发生的情况称为内存泄漏，并且没有 C 中不容易使用的详尽技术（例如 Java 的标记/清除垃圾收集，或 mallocing整个内存并扫描它或其他东西）不可能回收此内存。

因此，当指针未知时，您无法在 C 中释放内存。

【讨论】：

【解决方案5】：

首先 - 你似乎不明白 malloc 的工作原理 - 将连续数字传递给 malloc，不会使其分配数组。 malloc 定义如下：

void* malloc (size_t size);

虽然整数可以转换为size_t，但它仍然是分配的字节数，而不是元素编号。如果要分配数组，请按如下方式进行：

int* myDynamicArray = malloc(sizeof(int)*numberOfElements);

然后，您可以通过以下方式访问元素：

int i;
for(i=0;i<numberOfElements;i++)
   printf("%d",myDynamicArray[i]);

然后，就像其他人指出的那样 - 您可以通过调用 free 函数来释放内存。 free 定义如下：

void free (void* ptr);

您只需通过以下方式调用它：

free(myDynamicArray);

【讨论】：

【解决方案6】：

这绝不是对您所做的事情的认可，但有可能假设您知道这些块是连续分配的。

例如：

int main(){
  char* ptr1=malloc(1);
  char* ptr2=malloc(4);
  char* ptr3=malloc(5);

  // Verify that the memory is in fact continuous.
  assert(ptr3==(ptr2+4));
  assert(ptr3==(ptr1+5));

  free(ptr3);    // Frees 5 bytes at ptr3
  free(ptr3-4);  // Frees 4 bytes at ptr2
  free(ptr3-5);  // Frees 1 byte at ptr1 
}

所以，如果你有一个指针并且知道你在它之前分配了一组连续的字节，你可以简单地用指针算术偏移指针。这是非常危险的，不推荐，但有可能。

编辑：

我运行了一个测试程序，在我的架构上，它分配了 32 个字节的块，所以 ptr1+32==ptr2 和 ptr2+32=ptr3。它对小于或等于 24 字节的任何块执行此操作。因此，如果我分配了 24 或更少，那么每个 ptr 将比前一个大 32 个字节。如果我分配了 25 个或更多，那么它又分配了 16 个字节，总共 48 个。

因此，在我的架构中，您需要更有创意地使用指针算法生成指针，因为它不会按预期工作。

这是一个示例程序，适用于 我的架构上所有大小的 ptr1、ptr2 和 ptr3。

#define ROUNDUP(number, multiple) (((number + multiple -1)/multiple)*multiple)
#define OFFSET(size) ((size < 24) ? 32 : ROUNDUP(size+8,16))
int main(int argc, char* argv[]){

  char* ptr1, *ptr2, *ptr3;
  int s1=atoi(argv[1]);
  int s2=atoi(argv[2]);
  int s3=atoi(argv[3]);
  ptr1=(char*)malloc(s1);
  ptr2=(char*)malloc(s2);
  ptr3=(char*)malloc(s3);

  fprintf(stdout, "%p %p %p\n", ptr1, ptr2, ptr3);

  assert(ptr3==(ptr2+OFFSET(s2)));
  assert(ptr2==(ptr1+OFFSET(s1)));

  // Try to construct ptr2 from ptr3.
  free(ptr3);
  free(ptr3-OFFSET(s2));
  free(ptr3-OFFSET(s2)-OFFSET(s1));
}

【讨论】：