C中 malloc() 函数的神秘行为

Question

在下面的代码中，有两个 int 数组被分配到另一个函数中（我想检查我是否可以释放任何指针，或者只能释放本地分配的指针）。两个数组都以某种方式链接，我不明白为什么？

#include <stdlib.h>
#define LEN 10

int* foo(int*, int);
void main()
{
    int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * LEN);
    int* arr2 = foo(arr, LEN);
    for (int i = 0; i < LEN; i++)
    {
        arr2[i] = i;
        printf("%d\t", arr2[i]);
    }
    printf("\n");
    for (int i = 0; i < LEN; i++)
    {
        printf("%d\t", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    for (int i = 0; i < LEN; i++)
    {
        arr[i] = i+1;
        printf("%d\t", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    for (int i = 0; i < LEN; i++)
    {
        printf("%d\t", arr2[i]);
    }
    free(arr2);
}

int* foo(int* arr, int n)
{
    free(arr);
    return (int*)malloc(sizeof(int) * n);
}

输出是：

0       1       2       3       4       5       6       7       8       9
0       1       2       3       4       5       6       7       8       9
1       2       3       4       5       6       7       8       9       10
1       2       3       4       5       6       7       8       9       10

Answer 1

调用foo后，arr指向的内存已经被释放。然后您尝试访问arr 指向的内存。

在内存被释放后尝试使用它会调用undefined behavior。

先尝试只使用arr，然后调用foo，再使用arr2。

Answer 2

malloc 和 free 不分配和释放指针。它们分配和释放空间（数据存储区域）。

该空间由地址（指针值）引用。调用malloc并将其返回值赋给arr后，arr指向预留空间。当您将该指针值传递给foo 并且foo 将其传递给free 时，空间不再保留。

当您在foo 中调用malloc 时，它会再次保留空间。它可以保留相同的空间、重叠的空间或不同的空间。当您将第二次调用中返回的值用作指针时，它会访问当前保留的空间。

当您访问arr 中的剩余值时，您的程序访问了之前保留的空间。 （情况并非总是如此；一旦释放了空间，您就不应再使用旧指针。C 实现并不总是将旧指针视为有效，您的程序可能会崩溃，使用旧空间，使用不同的空间，或表现出其他行为。）

arr 和 arr2 的声明位置以及 malloc 和 free 的调用位置无关紧要 - 用于保存地址值的 指针 的范围与空间的保留。指针的 值 提供对空间的访问。无论您通过例程调用向上还是向下传递一个值，它仍然指向同一个空间。

Answer 3

你的代码遇到错误，如果你想让事情正常工作，你应该注意修复它们：

int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * LEN);

调用 malloc 而不检查返回值！

if(!arr){
    puts("heap allocation failure");
    abort();
}

在函数 foo 中：

return (int*)malloc(sizeof(int) * n);

同样的问题！检查 malloc 返回。 从这个函数返回后，main 中的 arr 指针指向释放的缓冲区！！

在这一行：

printf("%d\t", arr[i]);

访问悬空指针，指针已被 foo 释放！这段记忆不是你的。这将导致sigmentation错误！如果您没有收到 SIGSIGV 信号，则为未定义的行为。

Answer 4

这里 arr 和 arr2 都指向同一个内存位置。