free() 函数只释放结构的第一个元素？答案

【问题标题】：free() function only frees the first element of a struct?free() 函数只释放结构的第一个元素？
【发布时间】：2019-07-19 08:31:59
【问题描述】：

我正在使用两个结构：

typedef struct ListNode{
    void* value;
    struct ListNode *next;
    struct ListNode *prev;
} Node;

typedef struct List{
    Node *first;
    Node *last;
    int count;
} List;

然后我声明这些变量并分配内存

List *x = calloc(1,sizeof(List));
Node *x1 = malloc(sizeof(Node));
Node *x2 = malloc(sizeof(Node));
x->first = x1;
x->last =x2;
x->count = 2;
free(x);

所以我很确定如果我释放x，x->count、x->first、x->last 也会消失。但是，在这种情况下，我使用 gdb 进行检查，令人惊讶的是，只删除了 x 的第一个元素（例如：如果在 struct List 中我将 count 放在顶部，那么它将只删除 count 而其余部分保持不变）。为什么会发生这种情况，我如何 free() 整个结构？

【问题讨论】：

“所以我很确定如果我释放 x，x->count,x->first,x->last 也会消失。”整个对象被释放，因此，作为对象一部分的指针first 消失了。但是，指针指向的对象却没有。为此，您必须事先致电free(x->first);。
我知道我的例子是不完整的，但这里的重点是指针“last”并没有像“count”一样消失。
指针last 和count 整数一样消失。无论如何，存储到该内存地址的内容仍将在内存中，除非您在某处保存了指针的副本，否则无法访问。
“消失”是什么意思？ memoys 位置仍然存在。内存单元不会从您的硬件中移除。 ;) 值也没有改变。调用 free 后，您根本不允许访问任何这些内存位置

标签： c memory-leaks malloc free

【解决方案1】：

你的假设是错误的。如果您执行free(x)，您只是释放了保存x 内容的内存块，但由于此块包含一些指向其他块的指针，您需要先free() .这是因为free() 不关心您正在释放的内存的内容，它不会做任何花哨的事情。如果您在使用 free() 后看到一些值被修改，那只是因为 free() 使用该内存来存储一些有用的内部值以跟踪内存使用情况，如果这恰好“清除”了您的指针结构。

free() 结构的正确方法如下：

free(x->first);
free(x->last);
// DO NOT free(x->count), it's an integer, not a previously allocated pointer!
free(x);

这是一个视觉表示（请原谅我糟糕的笔迹）：

【讨论】：

好图！ ;)
感谢您如此专注！所以在我调用 free(x) 之后我无法访问 x->first 对吗？
@VanTeoLe 没错。如果您 free() 某事，您将无法再访问它，因为您无法保证该内存块的内容了。
等等，让我问一个愚蠢的问题。 x->first 是一个指针，也是结构的一部分。如果我释放（x），那么当我尝试访问 x->first 时，它会让我作为一个单纯的指针传递（因为指针仍然存在）还是不允许我作为结构的成员访问内存我解放了吗？
@VanTeoLe 在你释放 x 之后，你仍然可以做 x->first，但你不能保证这样的指针仍然有效。它可能是有效的，或者它可能已被free() 或其他东西触及。这是未定义的行为，您不能依赖它。实际上，如果您尝试使用地址清理程序 (-O0 -g -fsanitize=address -lasan -fno-omit-frame-pointer) 进行编译并运行执行 free(x); free(x->first); 的程序，您将收到一个巨大的错误，并且您的程序将被 asan 停止。

【解决方案2】：

了解结构的内存布局很重要...我不是专家，所以这将非常简化：

列表 x = [pointer-to-x1][pointer-to-x2][int]（加上填充）

因此，当您运行 calloc(1, sizeof(List)) 时，您不会在与 List 相同的内存区域中创建 x1 和 x2 结构，因为它们只是指向内存中其他位置的指针。您只是在创建对它们的小引用，甚至还没有设置。这就是你必须分别 malloc x1 和 x2 的原因。

所以当你释放（x）时，你也没有释放 x1 或 x2。 free 不知道如何也不知道您为 x1 和 x2 运行了 malloc。如果它试图释放它，它最终可能会过早释放内存或释放堆栈上的内存。它只会查看我在上面绘制的内存区域。

正在写这个，看到另一个答案刚刚进来。Marco 有一个很好的答案！

【讨论】：

【解决方案3】：

您似乎对拨打free 时会发生什么没有预期。您无法在 GDB 中验证 free 的结果。

释放内存位置并不意味着该位置的内存以任何方式被修改。它可能看起来仍然和以前一样。 OS 或 C 运行时库可能会将其设置为零，但这不是强制性的。指针x 也不会改变。

释放地址仅意味着您告诉操作系统它可以将其取回并提供给其他人。调用free 后，您将不再被允许访问内存。这就是free 之后发生的所有事情。

因此last 和count 不会“消失”。

也就是说，正如其他人已经指出的那样，您也存在内存泄漏。释放x 不会释放任何其他可通过x->first 或x->last 访问的内存。

【讨论】：