C 内存分配、分段错误/结构数组中的双释放

Question

据我了解，分段错误是您尚未正确分配内存时，而 Double free 是您尝试释放已释放的内存时？

增加结构数组大小的正确方法是什么，以及您实际需要在哪里/哪些部分释放？

我有一个结构：

struct Data {
    // Some variables
} 

我正在初始化这些结构的数组：

int curEntries = 100;
int counter = 0; 
struct Data *entries = (struct Data *)malloc(curEntries * sizeof(struct Data));

当我从 bin 文件中读取数据到这个数组中并填充每个结构时，程序会一直运行，直到需要超过 100 个结构。当时，我有以下代码来重新分配数组：

if (counter == curEntries - 1) { // counter = current index, curEntries = size of the array
    entries = (struct Data *)realloc(entries, curEntries * 2 * sizeof(struct Data));
    // struct Data *temp = (struct Data *)realloc(entries, curEntries * 2 * sizeof(struct Data));
    // free(entries);
    // entries = temp;
    // free(temp);
}

我现在使用的行 (entries = . . .) 有效，但显然是错误的，因为我没有释放任何东西，对吧？

但是当我尝试使用注释掉的代码时，我得到了一个双重免费错误

最后，（因为有一系列自动测试），显然我需要在我的代码的其他部分使用 malloc 等。我还应该/我需要在哪里分配内存？

Answer 1

我现在使用的行 (entries = . . .) 有效，但显然是错误的，因为我没有释放任何东西，对吧？

这是错误的只有在 realloc() 失败时。成功后，realloc()如有必要会自动释放先前分配的块（如果它是同一个块并且系统可以简单地更改大小，则可能没有必要）。

所以，常用的成语是这样的：

mytype *var = malloc(...);

// ...

mytype *tmp = realloc(var, ...);
if (!tmp)
{
    free(var);
    return -1; // or whatever error
}
var = tmp;

// ...

free(var);

Answer 2

首先，请不要使用之类的格式

 pointerVar = realloc (pointerVar , newsize);  // use the same pointer variable

因为，如果 realloc() 失败，您也会擦除实际指针。

对于realloc() 失败的情况，来自C11，第 7.22.3.5 章，

realloc 函数返回 ... 如果新对象不能被调用，则返回一个空指针 已分配。

和

[....] 如果新对象的内存不能 已分配，旧对象不会被释放，其值不变。

使用 realloc 的正确方法是

  tempPtr = realloc (oldPtr, newSize);

  if ( tempPtr )  //allocation successful, oldPtr is `free()`-d can be reused now
  {
      oldPtr = tempPtr;
  } // and continue using `oldPtr`
  else
  {
      // some error handling
      // can still make use of `oldPtr`
   }

---

也就是说，realloc() 会自行清理之前的内存分配，以防新内存分配成功，您无需释放它。

引用C11，同一章节

void *realloc(void *ptr, size_t size);

realloc 函数释放ptr 指向的旧对象 并返回一个 指向具有size 指定大小的新对象的指针。

所以，如果你的代码被注释掉了

struct Data *temp = (struct Data *) realloc(entries, curEntries * 2 * sizeof(struct Data));
  //assume success, memory pointed to by entries will be automatically freed

free(entries);
   // now, you're trying to free already freed memory, UB....

entries = temp;
free(temp);

Answer 3

您收到双重释放错误，因为您对realloc() 的调用成功，因此前一个指针已被释放，而您却调用了free(entries)。库有时可以确定一个块已被释放，但这种健全性检查并不总是有效的。 C 标准对此不提供任何保证，将释放的指针传递给 free() 具有未定义的行为。

在具有内存保护的系统上，当您尝试读取或写入尚未分配给您的进程或已对进程无效的内存地址时，可能会发生分段错误。在库可以确定该块已被释放之前，取消引用指向已释放块的指针可能会导致分段错误。

重新分配数组的方案应该是这样的：

size_t curEntries = 100; // size of the array
size_t counter = 0;      // current index

...

if (counter == curEntries) {
    // array is full, try and reallocate to a larger size
    size_t newSize = curEntries * 2;
    struct Data *newArray = realloc(entries, newSize * sizeof(*newArray));
    if (newArray == NULL) {
        // cannot reallocate, out of memory.
        // handle this error, entries is still valid.
        abort();
    } else {
        // array was reallocated possibly to a different address
        // entries is no longer a valid pointer
        entries = newArray;     // update array pointer
        curEntries = newSize;   // update number of entries
    }
}