从与分配时不同类型的指针释放内存是否安全？答案

【问题标题】：Is this safe to deallocate memory from a pointer of a different type than when it was allocated?从与分配时不同类型的指针释放内存是否安全？
【发布时间】：2012-12-17 06:13:06
【问题描述】：

我有一个关于在 C++ 中释放内存的问题：

typedef struct type1
{
   int a;
   int b;
   float c;
} Type1;

typedef struct type2
{
   int a;
   int b;
} Type2;

void *p = new Type1;

delete (Type2 *)p;

在这种情况下，p 指向的内存区域在p 被转换为不同大小的类型后是否会被完全删除？

【问题讨论】：

@Johnsyweb base 没有虚拟析构函数，所以这仍然是未定义的行为
为什么不引入一个带有virtual dtor struct base { int a; int b; virtual ~base() { } }; struct Type1: public base { float c; }; struct Type2: public base { }; base* p = new Type1; delete p; 的通用基类？
@Johnsyweb：如果您想使用继承，如果 Type1（由属性 c 扩展）派生自 Type2 会更容易。就像 Praetorian 已经指出的那样，Type2（基本类型）应该有虚拟析构函数。
@Liho：这可能更容易，但给出的示例通常与现实世界的案例相比大大减少。我现在已经包含了virtual ~base() { } 。

标签： c++ memory dynamic

【解决方案1】：

行为未定义。在这种情况下，动态分配的对象只能通过Type1类型的指针来删除。

首先，在delete表达式中使用(Type2 *)p获得的指针，违反了别名规则。 p 指向的对象可以通过一组有限的类型使用。 C++03 的规则可以在in an answer to another question 找到。 C++11 规则类似（差异与您问题的答案无关）。

即使程序没有违反严格的别名规则，它也会违反delete 表达式的要求。规范声明（C++11 §5.3.5[expr.delete]/3）：

如果待删除对象的静态类型与其动态类型不同，则静态类型应为待删除对象的动态类型的基类，并且静态类型应具有虚拟析构函数，否则行为未定义。

在您的delete 表达式中，对象的静态类型是Type2，而动态类型是Type1。类型不同，但静态类型不是动态类型的基类。

【讨论】：

您是否必须取消引用类型双关指针才能违反严格的别名规则？
但是在 C 中会发生什么？如果 p = (Type1 *)malloc(sizeof(Type1));然后 free((Type2 *)p)?
@ratzip free 接受 void * 参数，因此演员表无关紧要。
@ratzip: free 只释放内存； delete 还需要在释放内存之前调用适当的析构函数。

【解决方案2】：

这将是一个非常糟糕的主意，因为您会要求编译器安排在 Type1 指针上运行 Type2::~Type2，而该析构函数可能会引用对象的末尾。

在传统环境中，最终释放内存是可以的，因为operator delete 调用free，它不关心您在编译时调用它的类型。但是，在不那么传统的环境中，这可能是一场灾难。

【讨论】：

【解决方案3】：

虽然James已经完美回答了这个问题，但我想指出一件事：

在正确的 C++ 代码中，您几乎永远不会使用 void 指针，这意味着您的代码可能看起来像这样：

SubType *p = new SubType;
BaseType* pB = (BaseType*)p;
delete pB;

在这种情况下，即使BaseType 有适当的虚拟构造函数，如果SubType 不是从BaseType 派生的，仍然可能存在未定义的行为。普通的 C 风格转换在这里不是很幸运的选择。

但如果您使用dynamic_cast，编译器很可能不会让您这样做，以防p 不指向多态类型的对象。即使p 指向多态类型的对象，但BaseType 不会是SubType 的基类型，dynamic_cast 也会返回NULL，您可以适当地处理这种状态：

SubType *p = new SubType;
BaseType* safePtr = dynamic_cast<BaseType *>(p);
if (!safePtr) // p doesn't point to object of type derived from BaseType
    ...       // handle this situation
else          // p points to object of polymorphic type derived from BaseType
    delete safePtr;

【讨论】：