posix_memalign 通过释放指向该内存的指针来释放分配的内存答案

【问题标题】：free allocated memory by posix_memalign by freeing a pointer that points to this memoryposix_memalign 通过释放指向该内存的指针来释放分配的内存
【发布时间】：2020-11-21 11:26:29
【问题描述】：

当使用posix_memalign 分配内存时，在指向已分配内存指针的指针上调用free 是否会释放所有已分配的内存？在这个例子中，当我 free pointer_to_data 然后查看原始指针时，我仍然在所有分配中看到相同的数据，但不是最后一个！

unsigned char *data = nullptr;
unsigned int  data_size = 512;

posix_memalign((void **) &data, 16, data_size);
memset(data, 0, data_size);

for (int i = 0; i < data_size; i++){
    data[i] = 0xff;
}

unsigned char *pointer_to_data = data;
free(pointer_to_data);


for (int i = 0; i < data_size; i++){
    printf( " %x ",data[i]);
}

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【问题讨论】：

标签： c pointers malloc

【解决方案1】：

当使用posix_memalign 分配内存时，会调用free on 指向已分配内存指针的指针 free 所有分配的内存？

目前尚不清楚“指向已分配内存指针的指针”是否掩盖了误解，或者只是措辞不佳。我没有看到与所提供示例相匹配的解释方式。

要释放分配的内存，包括通过posix_memalign 分配的内存，必须向free() 传递一个指向分配函数提供的基地址的指针。 posix_memalign() 在标准分配函数中是不寻常的，因为它通过 out 参数写入该指针而不是返回它，所以在这里 ...

unsigned char *data = nullptr;
unsigned int  data_size = 512;

posix_memalign((void **) &data, 16, data_size);

...有问题的基地址记录在变量data 中，其自己的地址作为第一个参数传递给posix_memalign 以使该函数能够修改其值。 posix_memalign 写入的指针值随后必须传递给 free，但所有 C 函数参数都是按值传递的，因此只有传递的值才能产生影响，而不是产生该值的表达式。

因此，如果你这样做......

unsigned char *pointer_to_data = data;

...那么您刚刚将data 的（指针）值复制到变量pointer_to_data，因此data == pointer_to_data 是真的。然后，您可以通过将从任一变量获得的（相同）值传递给free() 来释放分配的块。这是释放分配空间的有效方法：

free(pointer_to_data);

你接着说

在这个例子中，当我释放pointer_to_data然后查看原始指针我仍然在所有分配中看到相同的数据，但不是最后一个！

释放分配的空间使其可用于重新分配，并终止分配对象的生命周期。尝试访问生命周期已结束的对象的值会产生未定义的行为。如果您（不安全地）假设您可以继续使用指向已释放空间的指针来检查不再分配的内存，那么没有理由期望内存已经改变，但也没有理由期望它没有.

特别是，内存分配器通常不会特意覆盖已释放内存块的内容，但在某些情况下，它可能用于修改部分或全部内存，或者部分或全部可能在它可用后不久被重新分配并可能被覆盖，例如在您的示例代码中对 printf 的调用中。

【讨论】：

【解决方案2】：

unsigned char *pointer_to_data = data;

这不是指向指针的指针，它是指针的副本，也称为别名。它指向与data 本身相同的地址。调用free(pointer_to_data) 与调用free(data) 的效果完全相同。

释放一块内存并不能保证它之前的内容不可访问。相反，尝试访问该内存区域是未定义的行为。如果分配器选择保留该内存区域以供将来分配，您可能会看到以前存在的数据。您可能会看到分配器本身放置在那里的元数据。如果空间已被再次分配，您可能会看到由程序的不同部分放置在那里的数据。如果内存已返回给操作系统并且未映射，您可能会遇到分段错误。从字面上看，任何事情都可能合法地发生，而且大多数可能性都是你不喜欢的。因此，您有责任确保您的程序不会那样做，并且不会像您所写的那样编写代码。

重复一遍，data 和 pointer_to_data 之间的区别与此无关。如果您改为使用free(data)，您会看到完全相同（未定义）的行为。

（如果存储在该块中的数据是敏感的，例如加密密钥，那么您需要确保在 free() 它之前覆盖它；您不能依赖 free()为你做这件事。这是一件比看起来更难的事情，因为数据的其他副本可能存在于其他地方，你必须确保将它们全部覆盖。如果这是你的情况，你可能应该得到专家建议。）

请注意，上面提到的所有内容对于malloc() 和posix_memalign() 都是一样的。

如果你真的想要一个指向指针的指针，你会写

unsigned char **actually_a_pointer_to_data;
actually_a_pointer_to_data = &data;

在这种情况下，free(actually_a_pointer_to_data) 本身就是未定义的行为，因为actually_a_pointer_to_data 与data 指向的地址不同，尤其不是posix_memalign 返回的地址，这是唯一的你可以合法地free()。但是free(*actually_a_pointer_to_data) 将等同于free(data)。

【讨论】：