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user2980746
Asked: 2024-10-27 12:58:38 +0800 CST

在 C 语言中，如何从空指针转换时释放内存

  • 772

问题：如果我有一个指向“ints”结构的指针（如下所示），并且将其强制转换为 void 并返回，这是否意味着我不能再释放它了？free 如何跟踪分配大小？

typedef struct ints
{
    int size;              
    int *data;       
}
ints;

static void dev_array_cleanup(void *array, array_type type)
{
    switch(type)
    {
        case INT: 
        ints *i = (ints*) array; 
        free(i->data);
        free(i); 
        i = NULL; 
        break;
    }
}

static void* dev_array_set(void *array, int size, array_type type)
{
    void *p;

    switch(type) 
    {
        case INT: 
            ints *i = (ints*) malloc(sizeof(ints));
            i->size = size; 
            i->data = (int*) malloc(size * sizeof(int)); 
            p = (void*) i;
            break;
    }

    return p;
}
c

3 个回答

  1. Best Answer

    我不被允许再释放它了吗？

    是的，你可以这样free做。事实上，free为了避免内存泄漏，你必须（最终）这样做。

    free不关心指针指向的类型 - 它接受void*。
    并且任何对象指针都可以转换为void*。
    因此，您可以简单地调用free指针（无论是否转换）。

    free 如何跟踪分配大小？

    这是由运行时库内部完成的（基于块的地址），并且不依赖于类型。

    附注：
    您不应该转换结果malloc- 请参见此处：我应该转换 malloc 的结果吗（在 C 语言中）？。

    • 4

  2. free 如何跟踪分配大小？

    内存管理例程的实现以各种方式跟踪内存。一种方法是，在分配内存时，例程会在返回给客户端的内存之前将一些数据放入内存中。例如，如果调用者请求 500 字节，则内存管理软件可能会在地址X处分配 504 字节，将分配的大小放在地址X处，然后将地址X +4 返回给调用者。

    当使用参数Yfree调用时，它会计算X = Y −4 并查看地址X来查找大小。

    另一种方法是内存管理例程可以维护一个单独的数据库，该数据库记录当前未完成的所有分配的大小。free调用时，它会在这个数据库中查找其参数以查看大小。

    另一种方法可能是将某个已知区域中的所有内存分配为固定大小的块，例如每个块 16 字节。（其他区域可能使用不同的大小。）因此，当free使用该已知区域内的地址调用时，它知道大小为 16 字节。

    如果我有一个指向“ints”结构的指针（如下所示），并且我将它转换为 void 并转回，这是否意味着我不再被允许释放它？

    将指针转换为其他类型不会改变它指向的内存。将指针传递给时free，它会被转换回void *（因为free声明为）void free(void *)。只要接收到与（或其他分配例程之一）free返回的相同地址，它就会起作用。malloc

    • 2

  3. 由于 wohlstad 已经直接回答了这个问题，因此还需要对风格和最佳实践进行进一步的说明。

    • 您应该检查返回值malloc，如果不成功则处理它。
    • p是不必要的，而且如果type不是，则未初始化是危险的INT。
    static void* dev_array_set(void *array, int size, array_type type)
{
    switch(type) 
    {
        case INT: 
            ints *i = malloc(sizeof(ints));
            // If malloc failed, return a NULL pointer to indicate this.
            // A caller of dev_array_set can check this to know if the function succeeded.
            if (!i) { return NULL; }

            i->size = size; 
            i->data = malloc(size * sizeof(int));
            // Now we're at the point where the struct was allocated,
            // but the data array wasn't. We should free to struct
            // immediately and return NULL to indicate failure.
            if (!i->data) {
                free(i);
                return NULL;
            } 
            return i;
    }

    return NULL;
}

    附加大小的数组的想法在 C 中并不是特别惯用。有意义的是实现类似 C++std::vector或 Java 的东西ArrayList：具有恒定时间访问属性的可扩展数组。

    并且使用空指针和明智地应用强制类型转换，可以使其变得合理通用。

    一个非常不完整的实现来演示：

    typedef struct {
    size_t cap;
    size_t sz;
    size_t elem_sz;
    void *arr;
} vec_t;

vec_t *vec_new(size_t element_sz, size_t init_cap) {
    vec_t *v = malloc(sizeof(*v));
    if (!v) { return NULL; }

    v->cap = init_cap;
    v->sz = 0;
    v->elem_sz = element_sz;

    v->arr = malloc(v->elem_sz * v->cap);
    if (!v->arr) {
        free(v);
        return NULL;
    }

    return v;
}

vec_t *vec_grow(vec_t *v) {
    if (!v || !v->arr) return v;

    void *new_arr = realloc(v->arr, v->elem_sz * v->cap * 2);
    if (!new_arr) { return NULL; }

    v->arr = new_arr;
    v->cap *= 2;

    return v;
}

void *vec_at(vec_t *v, size_t idx) {
    if (!v || !v->arr) { return NULL; }

    return ((char *)v->arr + v->elem_sz * idx);
}

int main(void) {
    vec_t *v = vec_new(sizeof(int), 4);
    vec_grow(v);

    *(int *)((char *)v->arr + sizeof(int) * 2) = 42;

    printf("%d\n", *(int *)vec_at(v, 2));
}
    • 1

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