在C语言中，是否可以在不移动内存的情况下缩小已分配的内存？

Question

有没有一种在C语言中释放内存的方法/函数，而不可能将其移动到新指针？

谢谢！

- user2662982

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你到底想要实现什么？如果你不再需要分配的一些内存(因此某些变量)，只需释放这些变量即可。 - JSQuareD

@JSQuareD：我猜OP想要避免realloc()可能带来的复制开销。 - Oliver Charlesworth

有些实现不会移动数据，除非一个较小的块可以合理地容纳它（它必须能够稍微增长一点，否则没有移动的价值，因为当再次变大时，它只会被移回去）。如果它不移动您的数据，它将简单地将额外释放的字节添加到空闲列表中，并在相同地址保持您的数据完整。 - user539810

Answer 1

根据C99标准的严格解释，调用realloc()时，包括将分配块的大小减小在内，都可能返回与参数不同的指针。事实上，根据标准的严格解释，您不允许将旧指针与新指针进行比较，因为将旧指针传递给realloc()会使所有现有副本变为不确定状态。

引用块中写道：

realloc函数释放由ptr指向的旧对象，并返回一个指向具有指定大小的新对象的指针。（C99 7.20.3.4:2）

然而，在我的系统中，realloc() man页上写道：

如果没有足够的空间来扩大ptr指向的内存分配，则realloc()创建一个新的分配，将由ptr指向的旧数据的尽可能多的部分复制到新的分配中，释放旧分配，并返回分配的内存的指针。

这或多或少意味着，仅在用于扩大块时，realloc()只能移动数据并返回新指针。这表明在此平台上，可以使用realloc()来缩小从malloc()获得的块的大小而无需移动它。

如果我要使用realloc()来缩小已分配块的大小而不移动它，我将使用以下检查：

uintptr_t save = old;
void * new = realloc(old, …);
assert (save == (uintptr_t) new);

这些预防措施并非没有道理，例如观察一下在这个非正式未定义行为比赛中的第二名。

2021年编辑：多年之后，更进一步的重新解释和演变C语言定义为高级语言的努力意味着即使以上三行都是合法的，即使执行它们后，您也不能使用旧版old来访问由new指向的块，尽管这些指针指向同一位置。请参见有关C语言指针来源的当前论文。

- Pascal Cuoq

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我唯一可能会补充的是，比较指针是多么无意义。如果realloc返回NULL，则您的旧指针未更改。否则，应使用新指针。赋值比分支和可能的赋值更快，因此请在确保新指针不为NULL后将新指针分配给旧指针。如果它为NULL，则数据仍在旧指针中，并且可以安全地访问，尽管它没有调整大小。在这种情况下所做的操作取决于重新分配的上下文和意图。 - user539810

@ChronoKitsune 如果 (新 != 旧) { 代价高昂的更新 numerous copies of old pointer } 是一种在现有代码中有时可以看到的习语。我不对其价值发表立场，我只是说它存在并且在技术上未定义操作。 - Pascal Cuoq

如果在其他地方有另一个指向相同地址的变量，那么在重新分配内存后，你需要将所有这些指针都盲目地分配给新指针，因为它们无论如何都是无效的。进行赋值操作不应该成本高昂。如果是这样的话，我会支持尽可能避免这种更新的一级间接层次。这样，将新指针分配给旧指针将更新其他副本，因为它们将指向旧指针的地址，而不是旧指针曾经指向的相同地址。 - user539810

Answer 2

根据我的理解，不需要。因为你需要将数据复制到新的位置，然后使用free()函数释放之前的位置。

这是我从你的问题中理解的。

请提出明确的问题。我所理解的是，@JsQuareD也从你的问题中得出了相同的理解。

- Madan Ram