c 是否跟踪分配的堆内存？

Question

我知道人们一直告诉我要阅读文档，但我还没有掌握窍门。我不知道要在文档中查找什么。如果您有关于如何习惯阅读文档的提示，请给我您的提示作为奖励，但现在这是我的问题。在一个简单的程序中说，如果我们 allocate 一些内存块，我可以在完成后 free 它，对吗？这是一个这样的程序，它什么都不做，只是堆中的allocates 和deallocates 内存。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main(void)
{
char *s = malloc(10);
free(s);
return (0);
}

编译后，如果我们运行valgrind，我们可以看到所有东西都被释放了。现在，这里只是对之前的程序进行了一点改动。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main(void)
{
char *s = malloc(10);
s++;
free(s);
return (0);
}

在这里，在我释放它之前，我将地址加一，然后一切都崩溃了。 Free 现在似乎没有分配这块内存（即使它是已分配内存的子集）。如果您想查看它，这是我的错误消息。

*** Error in `./a.out': free(): invalid pointer: 0x0000000001e00011 ***
Aborted (core dumped). 

所以这让我开始思考。

1. c 是否跟踪在堆上分配的内存
2. 如果不是，它怎么知道什么可以释放，什么不可以？
3. 如果它有这样的知识，为什么c在退出之前不自动deallocate这样的记忆。为什么内存泄漏？

Answer 1

free 的 C 标准描述如下：

1. free 函数使ptr 指向的空间被释放，也就是说，可用于进一步分配。 If ptr 是一个空指针，没有动作发生。 否则，如果参数与内存管理函数先前返回的指针不匹配，或者如果空间已通过调用 free 或 realloc 释放，行为未定义。强>

由于您更改了指针，它与内存管理函数（即m/re/calloc）返回的指针不匹配，行为是未定义，任何事情都可能发生。包括运行时库，注意到您已尝试释放无效指针，但运行时也不需要这样做。

---

至于

1. C 是否跟踪在堆上分配的内存

可能……但不一定必须……

1. 如果不是，它怎么知道什么可以释放，什么不可以？

好吧，如果它确实释放了指针指向的内存，那么它显然需要对分配的大小进行某种簿记......但它不需要能够确定是否有任何指针仍然指向那个内存区域。

1. 如果它有这样的知识，为什么 c 在退出之前不自动释放这些内存。为什么内存泄漏？

通常在操作系统退出进程后释放内存。那不是问题。真正的问题是程序仍在运行时发生的泄漏。

Answer 2

我的知识有限。但我想我可以解决你的一些问题

1. c 是否跟踪在堆上分配的内存

C 不跟踪任何内容。但是，操作系统会跟踪并知道哪些内存区域已使用，哪些未使用。

1. 如果不是，它怎么知道什么可以释放，什么不可以？

见how-does-free-know-how-much-to-free
简单地说。当调用malloc 时，你给它一个大小。 malloc 在它返回的指针前面使用 额外的 8 个字节 来“记住”这个大小信息。当你free 说指针时，free 将知道地址并读取指针前的 8 个字节以获取大小信息，然后愉快地将内存释放给操作系统。

1. 如果它有这样的知识，为什么 c 在退出之前不自动释放这些内存。为什么内存泄漏？

操作系统知道这些信息。因此，当 C 程序退出时，操作系统将负责并释放您没有明确释放的内存。

*** Error in ./a.out': free(): 无效指针: 0x0000000001e00011 *** 中止（核心转储）。`

至于这个。我给 glibc free 函数的 sn-p
glibc malloc 将以对齐模式分配内存区域，例如 32 字节对齐。因此，当您执行 s++ 时，它不再是 32 字节对齐的。
现在你可能会想如果我做s += 32; 并在s 之前设置一个假装的尺寸信息会怎样。我试过这个。可悲的是，我不能天真地欺骗 glibc 的 free 函数。它有其他信息可以防止这种情况发生。我现在停下来挖掘......