c++ - c中free函数的一些问题探讨

Question

1 一次性分配较大内存，free如何获知该内存大小并完全释放，实现机制是？

2 如下代码：

int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
free((char*)p);

什么情况下会出现内存泄漏？

3 <c prime>一书一个版本在高级数据结构一节中写过如下代码：

while(p != NULL){
    free(p);
    p = p->next;
}

这样的用法是否永远可行？

Answer 1

1. （glibc 的）malloc 等函數在分配時會記錄每塊記憶體的起始位置和大小
2. 看你加 C++ 標籤了，但問的問題似乎只是 C。在 C 語言中，一般是不轉換 malloc 的回傳值的型別的。通常情況下不會有問題。當 char* 的大小比 int* 小時由於整型截斷，會出問題的（不是記憶體洩漏那麼簡單）。但好像找不到這兩種指標大小不一樣的系統了吧？
3. 永遠不可行，因為它在邏輯上是錯的。一、另一線程可以在你訪問之前使用了該內存塊；二、內存分配器可以為了安全起見將已釋放的內存清零；三、其它情況。

Answer 2

1和3回答的很清楚了，就補充下第二點：
C語言標準函式庫中，free函數原型是：
void free (void* ptr);
C語言標準中，void*和所有指向各種資料的指標都和char *一致，包括大小，對齊方式。
所以在資料指標之間進行各種轉換是沒有問題的。

但請注意：C語言標準並未規定資料指標和函數指標是一樣的，這是未定義行為。

Answer 3

1. malloc() 分配的記憶體區塊包含一個头块，用來記錄分配記憶體的大小等信息，free()會讀取這個區塊，對記憶體進行釋放。

2. 分配 int 類型記憶體大小，而只釋放一半的空間（這裡假設 int 為2位元組），所以，當多餘的記憶體持續增加時，佔滿記憶體空間，就會導致記憶體洩漏。

3. 這種釋放方法是錯誤的，確定書中是這麼寫的嗎？正確的寫法應該是：

for(p = head; p != NULL; p = q){
    q = p->next;
    free(p);
    }