在C语言中，何时应该使用free()函数？

Question

这段代码按照预期工作，但它从来没有释放malloc()分配的内存。

我尝试在任何可以的地方释放内存，但无论我在哪里这样做，程序都会崩溃。具体地说，我会得到一个“double free or corruption”错误。这更多地是关于free()和malloc()实际上是做什么的问题？所有与释放有关的问题都在主要部分中：

int main(int argc,  char *argv[]){
if(argc!=2){
    exit(1);
}

printf("CSA WC version 1.0\n\n");

int length = strlen(argv[argc-1]);
char file_to_open[length];
strcpy(file_to_open, argv[argc-1]);

//printf("filename:%s\n",file_to_open);

//create counters for output
int count_number_of_lines = 0;
int count_number_of_words = 0;
int count_number_of_characters = 0;

//create int size of default array size
int current_array_size = pre_read(file_to_open);
//printf("number of lines: %i\n",current_array_size);

//create string array of default size
char *strings_array[current_array_size];

//create a pointer to catch incoming strings
char *incoming_string=NULL;

int done=0;
while(done==0){
    incoming_string=get_line_from_file(file_to_open, count_number_of_lines);
    if(incoming_string!=NULL){
        incoming_string=csestrcpy2(incoming_string);
        //printf("incoming line: %s\n",incoming_string);
        strings_array[count_number_of_lines]=(char*)malloc(strlen(incoming_string+1));
        strings_array[count_number_of_lines]=csestrcpy2(incoming_string);
        //printf("added to array:%s\n",strings_array[count_number_of_lines]);
        count_number_of_lines++;
        count_number_of_characters=(count_number_of_characters+(strlen(incoming_string)-1));
    }
    else{
        done=1;
    }

}
//all data is stored in a properly sized array


//count all words in array
int count=0;
int word_count=0;
char *readline;

while(count<current_array_size){
    readline = csestrcpy2(strings_array[count]);
    printf("line being checked: %s", readline);

    int i=0;
    int j=1;

    while( j< strlen(readline)+1 ){
        if(strcmp(readline,"\n")!=0){
            if( (readline[i] == ' ') && (readline[j] != ' ') ){
                word_count++;
            }
            if( (readline[i] != ' ') && (readline[j] == '\n') ){
                word_count++;
            }
        }
        i++;
        j++;
    }
    count++;
}
printf("current word count: %i", word_count);
return 0;
}



char* csestrcpy2(char* src){

int i = 0;
char *dest;
char t;
dest = (char*) malloc(MAX_LINE);

while( src[i] != '\0'){

    dest[i] = src[i];
    i++;

}

dest[i] = '\0';
//printf("length:%i\n",i);
free(dest);

return dest;
}

- Koffeeaddict4eva

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没有必要将file_to_open从argv中复制出来，你可以直接使用argv。 - user229044

对于 incoming_string=csestrcpy2(incoming_string); 您是否感到好奇？这只是一个字符串复制函数吗？ - Coeffect

另外，malloc(strlen(str+1)); 几乎肯定是错误的。你可能想要写成 malloc(strlen(str)+1);。(包括我在内的许多人建议省略强制类型转换 - void * 指针将被隐式转换，如果你明确地将其转换为错误的类型，可能会导致潜在问题。) - Chris Lutz

请发布您的csestrcopy2函数的完整代码，因为根据您在评论中发布的内容，这是您问题的一部分。 - Coeffect

我最近编辑了代码以反映我对其进行的更改！代码中malloc()的次数已减少到一次... 我想感谢所有帮助过我的人！ - Koffeeaddict4eva

Answer 1

通常情况下，您只需要释放为您动态保留的内存。这意味着如果您有以下语句：

int *my_int_pointer;
my_int_pointer = malloc(sizeof(int));

如果您不确定在哪里释放已由malloc分配（保留）的内存，则需要释放它。最简单的方法是在程序结束时使用free函数进行释放。

free(my_int_pointer);

在您的文件中，每当读取文件中出现新行时（在while(done==0)循环中），似乎会分配内存。因此，在此循环中的每个if之后，您都需要释放变量使用的内存。

此外，还需要释放为readline变量分配的内存。但是正如之前指出的那样，您可能存在内存泄漏。

希望这可以帮助您。

编辑：好吧-我已经对csestrcpy函数产生了疑问。让我们看看这个函数：

char* csestrcpy2(char* src){
    int i = 0;
    char *dest;
    char t;
    dest = (char*) malloc(MAX_LINE); /*<<- This allocates memory that has to be freed*/
    while( src[i] != '\0'){
        dest[i] = src[i];
        i++;
    }
    dest[i] = '\0';
    //printf("length:%i\n",i);
    free(dest);                  /* This frees the memory, but you return a pointer */
    return dest;                 /* to this memory. this is invalid.                */
}

然而，你可以在该函数中释放src指针。但是请记住：在底层内存被释放后，指针不能再保留信息！它只是指向一个不应再写入或读取的内存位置。

此外，该函数会复制字符串，只要没有'\0'。如果没有终止符会发生什么？该函数将继续从一些内存地址复制，这些地址本不应该被访问！

你不应该使用那个函数 ;)

- Florian

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尝试释放你所说的内存，但出现了以下错误：free(): invalid pointer: 0xb76f5000，也许这是无法修复的。 - Koffeeaddict4eva

你说的读取文件的部分是正确的...我需要读取一个文件，然后将每一行读入并存储为一个适当大小的以空字符结尾的字符串，存储在一个字符串数组中...这个方法实际上很好用...如果我想要稍后再次读取该数组，我可以释放为该数组分配的内存吗？如果我释放了它，我还能读取该数组吗？在我的程序死亡之前，我可以使用多少内存来进行malloc()操作？ - Koffeeaddict4eva

那不是 free 的语法。 - Oliver Charlesworth

哎呀，最近我刚刚在使用C++时混淆了“free(ptr);”和“delete ptr;”。 - Florian

如果我对未使用malloc()创建的变量调用free()会发生什么，例如，如果我收到一个指向结构体的指针并在其上调用free()，那么我的程序会崩溃还是正确的？ - Redauser

Answer 2

每次成功调用malloc()都需要调用free()。

这并不一定意味着您需要在代码中有相等数量的malloc()和free()调用；它意味着每当程序运行时执行malloc()调用时，您应该调用free()，并将从malloc()获取的指针值传递给它。malloc()分配内存，free()告诉系统你已经完成了分配的内存。

（当程序终止时，您几乎肯定可以不释放分配的内存，因为它将被操作系统恢复，但出于风格和良好的实践考虑，您仍然应该将malloc()与free()匹配。）

我忽略了calloc()和realloc()调用。

- Keith Thompson

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您能否描述一下使用free()的绝对必要情况？既然操作系统会处理它，为什么有人会使用它（除了具有“良好的编程实践”之外）？ - Coder

考虑一个无限循环的程序，每次迭代都会分配内存。如果它不释放已分配的内存，它很快就会耗尽内存。 - Keith Thompson

Answer 3

动态内存分配（malloc）分配请求大小的内存块，并返回指向该块开头的指针。由于我们从内存中获取了此块，因此在完成任务后将其返回到内存是一个好习惯。

现在回答你的问题，为了始终保持安全，您可以在返回之前调用free函数。

main{
    int *i;
    ..
    ..
    i=(int *)malloc(sizeof(int));
    ...//so something with i
    ..
    free(i);
    return 0;
}

- Dayal rai

Answer 4

把malloc和free看作是“开始”和“结束”。每次调用malloc时，做你需要做的事情，完成后始终调用free。确保只释放一次，双重释放会导致运行时错误。

如果你不小心丢失了malloc返回的值（是的，这就是你的代码出现的问题），那么你就会有一个内存泄漏（地狱之门打开了，等等）。

再次强调：释放malloc返回的任何内容（除了null）。

- Chris Eberle

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我该如何消除内存泄漏？或者至少找出它在哪里？ - Koffeeaddict4eva

你无法“杀死”一个内存泄漏，它会在程序终止时发生，而没有释放其分配的内存。大多数操作系统会自行跟踪已分配和释放的内存，但并不保证其正常运行。您需要重新启动操作系统才能恢复内存。您可以使用启用了调试支持的编译器（如gcc中的-g），然后使用gdb或valgrind等调试工具进行编译。valgrind甚至有一个名为memcheck的工具，它显示了已分配内存的列表（以及位置）。 - Nalin Kanwar

@Nalin：抱歉，但那是错误的。操作系统确实会跟踪为特定程序分配的内存。但是当程序退出时，操作系统可以并且确实会收回所有这些内存。我记得没有最后一个不这样做的操作系统是Windows 98（这就是为什么它需要经常重新启动）。 - Chris Eberle

我以为那只是“删除”。有趣。 - Chris Eberle

@Chris：谢谢你提供的信息。这就是我所说的现代操作系统。但是大多数嵌入式系统并不保证这一点。这就是为什么我提到它的原因。无论如何，在程序中留下内存泄漏都是不好的编程实践。 :) - Nalin Kanwar

Answer 5

        i++;
        j++;
        /// free here
        free(readline);
    }
    count++;

}
printf("current word count: %i", word_count);

//free here as well
for(int k = 0; k < count_number_of_lines; k++)
{
    free(strings_array[count_number_of_lines]);
}

return 0;
}

这应该可以工作。

一般来说，任何使用calloc/malloc/realloc动态分配的内存，在指针超出范围之前都需要使用free()释放。

如果您使用'new'分配内存，则需要使用'delete'释放它。

- Jan S

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我尝试了两种方法，它们都给了我“double free or corruption (top): 0x088113c8”的错误。 - Koffeeaddict4eva

已编辑帖子。很抱歉，free应该在迭代器后面、}之前，而不是之后。 另外， strings_array[count_number_of_lines]=(char*)malloc(strlen(incoming_string+1)); 应该是 strings_array[count_number_of_lines]=(char*)malloc(strlen(incoming_string)+1)); 然后尝试像上面展示的那样释放它 - 应该可以工作。 - Jan S

你已经写了 free(dest)，然后又返回了它！这不会返回一个字符串。 你不需要在那里释放内存。如果你在最后移除它并释放，那么它应该能正常工作。 - Jan S

Answer 6

这一行：

strings_array[count_number_of_lines]=(char*)malloc(strlen(incoming_string+1));

正在被其旁边的行覆盖，因此可以将其删除。

在最后一个循环中的count++之后，您还应该添加free(readline)以释放malloc创建的内存。

- alf

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我无法删除那一行，否则字符串数组将永远不会填满。因此，当我尝试稍后访问字符串数组时，即使只是打印它，它也会给我一个没有任何内容的数组？ - Koffeeaddict4eva

我也尝试添加了那个免费的东西，结果出现了以下错误： 双重释放或损坏（顶部）：0x088113c8，程序崩溃了... - Koffeeaddict4eva

Answer 7

通常情况下，每个 malloc 都应该有一个相应的 free。但是你不能对同一块内存进行两次 free（你现在已经注意到了这一点）。我在你的代码中没有看到任何对 free 的调用，因此无法确定你的问题出在哪里。但我立刻注意到，在循环内部你使用 malloc 分配了一些内存并将其赋值给了 readline，然而在循环结束时你没有调用 free 来释放 readline，所以你在那里存在内存泄漏的问题。

- Ed S.

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如果我在循环结束时释放它，程序就会崩溃... 如果我在循环后释放它，程序也会崩溃... 如果我在程序结束时释放它，程序还是会崩溃... 似乎无论在程序的任何位置进行释放，都会出现这种情况... - Koffeeaddict4eva

@Koffee: 当然不是这样的。我指的是在每个迭代结束时。迭代次数是未知的，所以你应该自己清理。如果你正在读一个巨大的文件呢？不要设计你的代码只适用于最琐碎的情况，你应该养成编写正确代码的习惯。 - Ed S.