数据结构实现可以知道它是否在堆上吗？ [复制]

Question

考虑一个主文件和另一个实现数据结构的文件（例如：链表）。

链表的调用者可以将链表上的对象放在栈上或堆上，我认为这是调用者的责任。

那么在实现链表的时候，它如何知道它是否在堆上呢？考虑一个从列表中删除节点的典型“方法”。链表如何知道它是否应该释放该内存？据我了解，释放堆栈上的某些内容会导致未定义的行为。

因为这是类项目的一部分，我无法传递一些东西 (isOnHeap) 来指示调用者是否已将内存放在堆上（说明：无法在我们的实现中不允许这样做），所以我假设这个问题可能有一个共同的解决方案，特别是考虑到它的常见程度。请注意，链表实现必须处理释放自己的内存（假设这是给定的，因为它的实现对调用者隐藏）。

Answer 1

C 中的数据结构实现不应该释放任何东西，除非它被明确告知这样做。典型的链表实现可能具有“创建节点”、“在此处将节点插入列表”、“从列表中删除节点”和“销毁节点”等功能。这些都不需要检查堆栈与堆。通常，唯一可以在堆栈上的是整个列表的头尾指针；即使您也可以通过您设计的 API 函数分配和释放（并使用堆）。

如果您真的希望能够构建一个可以将节点保留在堆栈上的侵入式链表，我们也可以讨论这个问题，但鉴于您发布的背景，我怀疑情况是否如此。

无论如何，没有可移植的解决方案来知道堆栈或堆上是否有东西，但是您可以在此处看到一些特定于平台的技巧：How to know if a pointer points to the heap or the stack? - 请注意，对于班级分配，您不太可能应该需要这些。

Answer 2

...我无法传递一些东西（isOnHeap）来指示调用者是否已将内存放在堆上

这偶尔会出现，但在这种情况下并非如此。由于运行时库的版本不同，该问题通常会出现。问题是库分配了调用者必须释放的块。

可以在 Windows Net API 函数中看到一个问题示例。例如，假设您调用NetGroupEnum function 来枚举组。该库将分配GROUP_INFO_* 结构。调用者完成结构后，调用者有责任调用库的NetApiBufferFree function。

在这种情况下，项目需要提供分配器和删除器功能。然后你的例程简单地分配给别人提供的例程；然后在不再需要对象时使用例程删除。

为了解决最初的问题，通常可以梳理出分配的位置。但是堆栈与堆通常无关紧要。

Answer 3

通常链表节点是动态创建的，并且会在堆中分配。但是，如果您选择将已经在堆栈中的节点放入列表中，您将违反此假设。我假设你问的是这种情况。

然后，取决于库的实现，free 可能什么都不做，只是将内存注册为可用（如果它在堆中）。如果内存恰好在堆栈中，它可以选择做任何事情。或者它可能会出错并退出。但它是未定义的。

Answer 4

这里是简单的 is_on_stack(addr) 函数：

int *stack_start = nullptr;

bool is_on_stack(void* ptr) {
  int stack_probe;  
  if( stack_start < &stack_probe  )
    return stack_start < ptr && ptr < &stack_probe; // stack grows upwards;
  else 
    return &stack_probe < ptr && ptr < stack_start; // stack grows downwards;
}

int main() {
  int stack_probe = 0;
  stack_start = &stack_probe;

  int dummy;

  bool r1 = is_on_stack(&dummy); // shall be true

  int* heap_thing = (int*)malloc(sizeof(int));

  bool r2 = is_on_stack(heap_thing); // shall be false         
}

这里的重点是 main() 函数开头的这些行：

  int stack_probe = 0;
  stack_start = &stack_probe;