在 c 中释放 2d 矩阵时正确使用 free()

Question

我刚开始学习 c 编码，我有几个关于二维矩阵和 free() 命令的问题。

我知道你首先需要创建一个带有指针的数组，指向矩阵的不同列：

double **array = (double **)malloc(5*sizeof(double *));
for(int n = 0; n<5; n++){

array[n] = (double *) malloc(6*sizeof(double));

我知道释放此矩阵的正确方法是首先释放各个行，然后释放数组指针本身。大致如下：

for (i = 0; i < nX; i++){  
   free(array[i]); }     

free(array);

我的问题是：为什么这是必要的？我知道这是不正确的，但你为什么不能只使用：free(array)？据我了解，这将释放指针数组。当其他东西需要访问它时，列使用的内存不会被覆盖吗？ free(array) 会以任何方式导致内存损坏吗？

非常感谢任何帮助！

Answer 1

您的代码不仅为指针数组（蓝色数组）分配内存，而且在 for 循环中，您还为红色数组分配内存。因此，单独的free(array) 行只会释放蓝色数组分配的内存，而不是红色数组。您需要在与他们失去联系之前释放红色的人；也就是说，在释放蓝色数组之前。

顺便说一句；

当其他东西需要访问时，列使用的内存不会被覆盖吗？

没有。操作系统将跟踪您的进程（程序）分配的内存，并且在您的进程终止之前不允许任何其他进程访问分配的内存。在正常情况下——我的意思是，记住 C 语言没有垃圾收集器——操作系统永远不会知道你已经失去了与分配的内存空间的连接，也永远不会尝试像，“嗯，这个内存空间对这个进程没有用不再；所以，让我们重新分配它并为另一个进程服务。”

Answer 2

不会导致损坏，不会，但会造成内存泄漏。

如果在你的程序中完成一次，它可能并不重要（许多专业/昂贵的应用程序都有 - 小的、无意的 - 内存泄漏），但在循环中重复此操作，之后您可能会耗尽内存一会儿。如果您的代码是从外部程序调用的（如果您的代码在库中），情况也是如此。

另外：不释放缓冲区可能是一种有用的方法（暂时），可以检查您在程序中遇到的崩溃是否源于损坏的内存分配或释放（当您无法使用 Valgrind 时）。但最终你想释放一切，一次。

如果你只想执行一个malloc，你也可以分配一大块，然后计算行的地址。最后，只需释放大块（此处示例：How do we allocate a 2-D array using One malloc statement）

Answer 3

这是必需的，因为 C 没有垃圾收集器。 一旦您使用malloc 或类似函数分配内存，只要您的程序正在运行，它就会被标记为“正在使用”。

如果您在程序中不再持有指向该内存的指针，则无关紧要。 C 语言中没有机制可以检查这一点并自动释放内存。

此外，当您使用malloc 分配内存时，该函数不知道您将内存用于什么用途。对于分配器，它只是字节。

因此，当您free 一个指针（或指针数组）时，没有逻辑可以“意识到”这些是包含内存地址的指针。

这就是 C 语言的简单设计方式：动态内存管理几乎¹ 完全是手动的 - 留给程序员，因此每次调用 malloc 都必须调用 free。

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¹ C 语言确实处理了一些在程序中动态分配内存所需的更繁琐的任务，例如查找从何处获得所需大小的空闲连续内存块。 p>

Answer 4

让我们举个简单的例子：

int **ptr = malloc(2*sizeof *ptr);
int *foo = malloc(sizeof *foo);
int *bar = malloc(sizeof *bar);
ptr[0] = foo;
ptr[1] = bar;
free(ptr);

如果您的建议得到实施，foo 和 bar 现在将是悬空指针。如果您只想释放ptr，您将如何解决这种情况？