在C++中，delete运算符实际上是如何工作的？（在内存层面上）

Question

我知道它是从堆中释放内存。但是程序如何知道正在释放的内存（或未被释放）。如果我要猜测，程序的内存中可能有一种“可用内存列表”。如果是这样的话，那么这个列表是如何构建的呢？它是由程序还是操作系统管理的？

我创建了一个简单的程序来尝试弄清楚发生了什么：

#include <iostream>
int main () {
    int* ptr = new int;

    *ptr = 0xFFFFFFFF;

    std::cout << ptr << std::endl;      //some random 64-bit address
    std::cout << *ptr << std::endl;     //-1

    delete ptr;

    std::cout << ptr << std::endl;      // always 0x0000000000008123
    std::cout << *ptr << std::endl;     // Exception thrown: read access violation.

    return 0;
}

指向 delete 操作符前的 ptr 所指向的内存位置。

在删除运算符后的相同内存位置：

为什么在删除后，那个旧的内存位置总是被填充为0xDDDDDDDD？这是一个标记，表示内存已被释放吗？如果在假设的“可用内存列表”中已经跟踪了它，为什么还要这样做呢？我的意思是，写入内存需要一些工作（即使在这个例子中可以忽略不计），为什么不只是将其保留在那里，直到有其他东西覆盖它呢？

尽管最初指针（ptr）指向某个随机地址，但在删除操作之后，它总是指向0x0000000000008123。这也是一个标记，表示指针现在指向一个无法访问的内存块吗？

（我正在使用Windows 10上的Visual Studio 2022，64位操作系统）

提供一些好文章的链接也会很有帮助。谢谢。

- canh25xp

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你是在调试版本中吗？我不确定在发布（优化）版本中是否有任何变化。在调试版本中，有一些方便的功能可以暴露出Use-After-Free错误。在这里引用*ptr之后，实际上你正在创建一个已经被删除的指针的使用，并且内存覆写会导致崩溃，这是预期的行为。 - tadman

你的程序不需要“知道”。删除一个对象后，访问该内存只是未定义行为。 - Drew Dormann

可能是重复的问题：何时以及为什么编译器会在malloc/free/new/delete上将内存初始化为0xCD、0xDD等？ - πάντα ῥεῖ

对@tadman评论的一个快速跟进：这种行为是特定于Windows的（MSVC，而不是MinGW），仅适用于调试版本。正如他所说，这是为了保护你自己。不要在其他地方期望这种情况。 - Paul Sanders

请注意，C++标准并没有描述内存管理应该如何工作（它不一定是堆）。只是对象具有自动（作用域变量）或动态存储（由new/delete管理）。请注意，您看到的数字是特定于编译器的调试值，func fact的更多信息在这里：https://www.liquisearch.com/deadbeef/magic_debug_values - Pepijn Kramer

Answer 1

为什么在删除后，那个旧的内存位置总是被填充为0xDDDDDDDD？

你所使用的平台的调试构建会将内存通过 `memset` 设置为0xDD（十进制）。 这并没有在标准中规定，它是与您的平台相关的实现细节。

有关 `DDDDDDDD` 值，请参考魔数。

这是为了帮助调试而存在的。

即使指针最初指向某个随机地址，在执行删除操作后，它总是指向0x0000000000008123。这也是一个指示指针现在指向不可访问内存块的标记吗？

可能不行。即使在delete ptr;语句之后访问ptr，这也是未定义行为。你应该在delete之后将ptr赋值为nullptr，这样才能合法地再次访问ptr的值。

- Eljay