释放一个矩阵，在这种情况下 free 是如何工作的

Question

我有一个动态分配的 char 或其他类似的矩阵：

char **ptr;
ptr = (char**)malloc(sizeof(char*) * 3);
*ptr = (char*)malloc(4);
*(ptr + 1) = (char*)malloc(4);
*(ptr + 2) = 0;

如果我将释放矩阵的行而不释放指针的内存，例如

int i;
for(i = 0; i < 2; i++)
    free(*(ptr + i));

将释放空指针之前最后一行之外的所有行，在这种情况下，仅释放 *ptr 行。 要释放最后一条，我们需要再添加一条指令

free(ptr);

问题是它是如何工作的，为什么我们不能只释放指针内存或只释放该矩阵的字符串内存？

Answer 1

我认为您考虑内存分配的方式可能存在两个问题。

首先，您似乎将矩阵视为在内存中分配的可视矩阵。但是您必须记住，编译器没有矩阵的概念。它也不知道你分配的内存作为起点，在矩阵的一行中，指向该行。

其次，你必须明确告诉编译器你想要发生什么，而不是依赖编译器去猜测，这也可能导致未定义的行为。

我将使用 8 位地址来说明这一点。

以ptr = (char**)malloc(sizeof(char*) * 3)为例，它可能会在0x30 0x31 0x32分配地址，每个地址将存储一个8位类型。假设您执行*(ptr + 0) = malloc(4)。 malloc 调用将返回一个指针，指向可以存储字符的四个连续位置。假设它返回0x40，这意味着地址0x40 0x41 0x42 0x43 都可以使用。

但是，地址 0x30 处的值被赋值为 0x40，现在请记住，指针不是类型，而是数字的二进制表示，恰好表示地址。因此，指针没有释放器（例如 C++ 中的析构器）的奢侈。编译器不知道该值用于访问分配的内存地址，而是为您存储该值。出于这个原因，调用free(ptr) 只会释放地址0x30 0x31 0x32。

简单地说，假设您在int* 中存储了四个整数作为1 2 3 4，如果编译器试图将这四个整数作为地址释放，您将遇到问题，因为您是字面意思告诉编译器 free 地址 0x01 0x02 0x03 0x4 这在旧系统上会产生可怕的后果，而在现代系统上，您的应用程序将被终止。

这最初可能看起来不方便，但是，这意味着使用这些指针有一定的灵活性。例如，您可能希望再次使用ptr，而不是调用free 并再次调用malloc 来指向另一个矩阵。

如果释放矩阵的所有行也释放了指向行的指针，您可能会遇到分段错误，因为您不知道指向该地址的指针。

说到这里，您有责任跟踪这一点并确保堆不会累积没有指向它的引用的数据。

Answer 2

您应该始终执行与 malloc 完全相同的释放次数。

您可以将代码重写为：

char **ptr;
ptr = malloc(sizeof(char*) * 3); //A
*(ptr + 0) = malloc(4); //B
*(ptr + 1) = malloc(4); //B
*(ptr + 2) = 0; //C

你 malloc 3 次：

• A.你 malloc 一个数组来保存 3 个指向 char 数组的指针。
• 乙。您 malloc 一个包含 4 个字符的数组，并将其分配给您在 A 中创建的指针值之一。
• C.您将 A. 的最后一个元素设置为 0。 This is the same as setting it to NULL. 但是，大卫指出，将其设置为 NULL 更好。这是一个特殊值，称为空指针。

首先释放ptr 是行不通的，因为你会释放*(ptr+0) 等的值。因此，之后你将无法释放它们。因此，您必须首先释放 *(ptr+0) 和 *(ptr+1)，因为您对它们进行了 malloc。但是您不必释放 *(ptr+2)，因为您没有对其进行 malloc。

但是，您可以安全地在 *(ptr+2) 上调用 free，因为您之前已将其设置为 NULL，并且您始终可以安全地释放 null。为了安全起见，我总是在释放后设置一个指向NULL 的指针。

*(ptr + 0) 和 *(ptr + 1) 只是指向您使用 (char*)malloc(4); 分配的内容的指针。释放ptr 将释放这些指针本身，而不是它们指向的内存。免费不是递归的。因此，您必须先释放各个指针，然后才能释放指针数组。