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，但我还没有掌握要领。我不知道在文档中寻找什么。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 free 一旦完成，对吧？这是一个这样的程序，它什么都不做，但堆中有 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，这里只是对之前程序的一点改动。

#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，我将地址递增 1，一切都乱套了。 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。

c 是否跟踪堆上分配的内存
如果不是，它怎么知道什么该释放什么不该释放？
如果它有这样的知识，为什么 c 在退出之前不会自动 deallocate 这样的记忆。为什么内存泄漏？

Answer 1

free 的 C 标准描述如下：

The free function causes the space pointed to by ptr to be deallocated, that is, made available for further allocation. If ptr is a null pointer, no action occurs. Otherwise, if the argument does not match a pointer earlier returned by a memory management function, or if the space has been deallocated by a call to free or realloc, the behavior is undefined.

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

至于

Does C keep track of memory's allocated on the heap

可能……但不一定……

If not, how does it know what to free and what to not?

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......但它不需要能够弄清楚是否所有指针仍指向该内存区域。

And if it has such a knowledge, why doesn't c automatically deallocate such memories just before exiting. why memory leaks?

通常是操作系统在进程退出后释放内存。那不是问题。真正的问题是程序 仍然运行.

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

Does c keep track of memory's allocated on the heap

C 不跟踪任何内容。然而，OS 会跟踪并知道哪些内存区域已被使用，哪些未被使用。

If not, how does it know what to free and what to not?

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 在指针 returns 前面使用 额外的 8 个字节 来“记住”这个大小信息。当你free说指针的时候，free会知道地址，读取指针前8个字节得到大小信息，然后愉快的释放内存给操作系统。

And if it has such a knowledge, why doesn't c automatically deallocate such memories just before exiting. why memory leaks?

OS知道的信息。因此，当 C 程序退出时，OS 将负责并释放您未明确释放的内存。

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

至于这个。我给出了 glibc free 函数的片段
glibc malloc 将以对齐模式分配内存区域，比如 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。我试过了。遗憾的是我不能天真地欺骗 glibc 的 free 函数。它还有其他信息可以防止这种情况发生。我现在停下来深入研究...

c 是否跟踪分配的堆内存？

Does c keep track of allocated heap memory?

c

malloc

free