了解堆栈分配的对象释放答案

【问题标题】：Understanding stack-allocated objects deallocation了解堆栈分配的对象释放
【发布时间】：2018-11-19 07:40:49
【问题描述】：

我试图了解释放堆栈分配对象的行为方式。准确地说，我试图在标准（N1570）中找到解释。考虑以下简单函数：

void foo(){
    char test[4096];
    test[10] = 0;
}

这里test 数组将在foo 退出时被释放。在objdump 中很容易看到test 分配在堆栈上。标准（强调我的）规定：

一个对象，其标识符被声明为没有链接，也没有存储类说明符 static 具有自动存储持续时间，同样如此一些复合文字。

所以test 具有自动存储期限。我们可以很容易地改写函数如下：

void test(){
    char *test= malloc(4096 * sizeof(char));
    test[10] = 0;
    free(test);
}

但我们必须自己解除分配，而test 仍然有自动存储时长。

问题：标准如何规定char test[4096] 将在函数退出时被释放？标准没有声明test 是在堆栈上分配的，它是由实现定义的。

【问题讨论】：

标准没有指定它被释放，只是内存变得无效。
在第二种情况下，您分配的是 指向 char 的指针，而不是数组的内存。数组和指针不是一回事。因此，在您的情况下，唯一具有自动存储功能的变量是指针test，它将在函数退出时被释放。 malloc 分配的内存是从堆中获取的，是永久内存（直到没有被显式释放）。

标签： c arrays memory-management

【解决方案1】：

该标准在§6.2.4描述了各种存储持续时间

1 对象具有决定其生命周期的存储持续时间。那里有四个存储持续时间：静态、线程、自动和分配。 7.22.3 中描述了分配的存储空间。

2 对象的生命周期是程序执行期间的一部分保证为它保留哪些存储空间。对象存在，有一个常量地址，并保留其最后存储的值在其整个生命周期。如果一个对象在其外部被引用生命周期，行为未定义。指针的值变为不确定它指向（或刚刚过去）的对象何时到达生命周期结束。

6 对于这样一个没有变长数组类型的对象，它的生命周期从进入它所在的块开始关联，直到该块的执行以任何方式结束。（输入一个封闭的块或调用函数挂起，但没有结束，执行当前块。）如果块是递归进入的，每次都会创建一个新的对象实例。初始值对象的不确定性。如果指定了初始化对象，每次声明或复合时都会执行在块的执行中达到文字；否则，值每次达到声明时都变得不确定。

所以你说得很对。它根本没有描述何时以及如何释放存储本身。它仅指定何时可以使用明确定义的语义访问该存储。实现不需要立即释放具有自动存储持续时间的变量的存储空间，如果您希望您的程序符合标准，则无法触及它。

对于分配的存储也是如此，另外需要注意的是，您必须明确告诉实现您已完成存储。但即使你“释放”它，实现也可能会保留它一段时间。

在纸面上可能存在一个非常糟糕的实现，它永远不会释放内存。但在实践中，这些自然而然地被淘汰了，因为 C 的糟糕实现只是被大众弃用并被抛弃。

【讨论】：

所以这意味着我的第二个例子错了。 test 在那里分配了存储持续时间，对吧？
@St.Antario - 不是test，而是*test。指针具有自动存储持续时间。 pointee 已分配持续时间。这可能看起来像分裂头发，但却是一个重要的区别。

【解决方案2】：

这是关于从分配器函数返回的已分配内存的生命周期。对于内存分配器函数，明确指出（引自C11，第 7.22.3.1 章，强调我的）

[...] 如果分配成功，则返回的指针经过适当对齐，以便可以分配给指向具有基本对齐要求的任何类型对象的指针，然后使用在分配的空间中访问这样的对象或这样的对象数组（直到空间被显式释放）。已分配对象的生命周期从分配开始直到解除分配。 [...]

因此，您需要显式释放分配的内存。除非您明确取消分配，否则分配的内存仍然有效以供使用（如果处理不当，随后会导致memory leak）。

OTOH，在第二个 sn-p 中，变量 test 仍然超出函数出口的范围，因为它具有自动存储功能。为变量test（注意：不是test 指向的内存）分配的内存不再有效，并且尝试访问这将是未定义的行为。请记住，变量test 也是如此，即在函数返回后，&test 变得无效，但是，因为test 指向的内存是通过分配器函数分配的，返回该指针并从函数调用仍然是有效的访问。

再次引用规范，

[...] 如果一个对象在其外部被引用生命周期，行为未定义。 [...]

【讨论】：

【解决方案3】：

第一个示例中的 test 变量是一个 4096 字节的数组。

第二个示例中的test只是一个指针变量（4/8 字节），您使用从堆空间中从malloc(3) 获得的指针值进行初始化。

test 变量（分别为 4096 和 4/8 字节）确实会在您的程序离开例程时自动释放，但您在第二个示例中额外分配了 4096 字节，来自堆，C 语言不知道（它们被分配在一个没有什么特别之处的库例程中，因此如果您不明确地这样做，它们不会自动返回到堆中。---堆是malloc() 已知的特殊内存位置，它允许您以任何顺序获得额外的内存，并且也可以以任何顺序返回---)

【讨论】：