当尝试释放由堆管理器分配的比要求更多的内存时会发生什么？

Question

这个问题在我的面试中被问到。

假设char *p=malloc(n)分配了比n更多的内存，即分配了N个字节的内存，并使用free(p)释放了分配给p的内存。

堆管理器是否能执行此类错误分配？现在会发生什么情况，会释放n个字节还是N个字节？

有没有办法找到已释放的内存量？

编辑

有没有办法找到已释放的内存量？

虽然不是最好的方法，但是mallinfo()可以提供一些信息，正如“Fred Larson”所指出的那样。

- Rozuur

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你认为这种分配方式有何缺陷？不管 malloc() 分配了多少个“实际”字节，你只能使用 n 个字节，并且 free() 将释放所有已分配的字节。大多数 malloc 实现都会分配比请求的空间更多，以提高效率。一个实现定义了 malloc 和 free，根据定义，它们必须在分配方案上达成一致。 - Alok Singhal

Answer 1

是的，几乎每次使用malloc()时都会发生这种情况。 malloc块头包含有关块大小的信息，当调用free()时，它会将该数量返回到堆中。这并不是故障，而是预期操作。

例如，一个简单的实现可能仅在返回指针之前的空间中存储块的大小。然后，free()看起来像这样：

void free(void *ptr)
{
    size_t *size = (size_t *)ptr - 1;

    return_to_heap(ptr, *size);
}

在这里，“return_to_heap()”是指一个函数，它实际上将指定的内存块返回到堆中以供将来使用。

- Carl Norum

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有没有一种方法可以找出释放了多少内存？ - Rozuur

@rozuur：malloc()分配的所有内存都将由free()释放。我认为你真正想问的是如何找出分配了多少内存。(答案是什么？如果分配成功，至少与请求的一样多。) - Bill

rozuur：看一下这个页面：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms220938(VS.80).aspx它介绍了当你请求一块内存时实际上发生了什么。大多数实现都非常类似于这个过程。 - ThePosey

@rozuur 重要的是，分配的大小真的不重要。这些都是实现细节，除非你怀疑它们会导致问题，否则不必过于担心它们，而大多数情况下它们不会导致问题。 - asveikau

@Rozur，为了后人！1）所有的内存分配都将被释放（根据问题而定）。2）能否准确地找出分配了多少内存取决于内存管理器是否发布此信息。3）没有标准函数可以获得malloc()分配的字节数（尽管不同的供应商可能会选择提供这样的函数）。4）许多内存管理器将“n”向上舍入到下一个二的幂，从而确保您永远不会浪费超过一半的内存。 - André Caron

Answer 2

是的，堆管理器可以返回一个大于n字节的块。使用free释放返回的指针是完全安全的（也是必需的！），free将会释放所有内存。

许多堆实现通过在堆中插入元数据块来跟踪它们的分配情况。free将查找该元数据以确定需要释放多少内存。这是与实现相关的，因此无法知道malloc给了你多少内存，通常你不应该关心。

- Nick Meyer

Answer 3

通常堆管理器将释放其分配的任何内容。它会在某个地方存储这些信息，并在调用free()时查找。

如果堆管理器分配的内存超过了请求的内存，那么它并不是“有故障”的。堆管理器通常使用固定块大小，并在满足请求时向上舍入到下一个适当的块大小。堆管理器的工作是尽可能高效，而且通常一些小的低效率会带来大的效率提升。

- Kristopher Johnson

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经常情况下，大的效率提升来自于一些小的低效率。 - caseman

Answer 4

这是malloc的默认行为。它将返回NULL或指向至少与所请求的内存长度相同的内存部分的指针。因此，是的，free必须能够处理释放比所请求的内存更长的内存。

查找实际上已释放或分配了多少内存是一个特定于平台的问题。

- JaredPar

Answer 5

其他答案已经很好地解释了块大小是如何处理的。要找出有多少内存被释放，我唯一能想到的解决方案就是在释放之前和之后调用mallinfo()。

- Fred Larson