释放内存两次

Question

在C和C++中，释放一个空指针将不会有任何作用。

尽管如此，我看到有人说如果“free一个已经被释放了的内存”，那么可能会导致内存损坏。

这是真的吗？当你两次释放内存时，底层发生了什么？

- Vijay

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当您释放一个空指针时，不会释放任何内存。如果您两次释放一个非空指针，则会释放内存两次，这是一个问题。 - jalf

Answer 1

int *p = malloc(sizeof(int));
//value of p is now lets say 0x12345678

*p = 2;
free(p); //memory pointer is freed, but still value of p is 0x12345678
         //now, if you free again, you get a crash or undefined behavior.

因此，在第一次使用free后，您应该执行p = NULL，这样如果（偶然地）再次调用free(p)，则什么也不会发生。

释放内存两次未定义的原因在于：为什么重复调用free会导致崩溃

- N 1.1

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即使我不同意在设置指针为NULL后的正确性上加分，因为这可能会隐藏一个悬而未决的错误（第二次调用"free"）, 我宁愿它彻底失败并迅速报错，以便能够处理该错误，而不是将其隐藏起来。 - David Rodríguez - dribeas

@David：我完全同意，如果在指针上两次调用free，那么这是一个（有点）糟糕的实现。 - N 1.1

@David：只要你知道如何调试“重复释放”情况，那就是一个好策略。如果不知道，我宁愿在释放后立即将指针置空，并在每个free语句之前检查它是否为空。 - Janusz Lenar

@malleor：当出现双重释放时，应用程序会崩溃。你知道，一个指针在你看来是有效的，但实际上它并不是有效的。隐藏它可能导致你对空指针进行解引用，并对其进行操作，这是未定义的行为（并且根据系统不同可能只会提供错误结果）。调试崩溃总比调试不正确的值简单。 - David Rodríguez - dribeas

@David：这是一个权衡。我认为，让指针指向已释放的内存会更容易隐藏指针后面使用时出现的错误，因为解引用空指针往往更容易崩溃。重复释放也是未定义的行为，通常也不会立即导致崩溃。 - jamesdlin

Answer 2

释放内存并不会将指针设置为 null。 指针仍然指向它曾经拥有的内存，但现在所有权已被转移回堆管理器。

堆管理器可能已经重新分配了您的陈旧指针所指向的内存。

再次释放它并不意味着说 free(NULL)，这将导致未定义行为。

- anon

Answer 3

这是未定义行为，可能会导致堆损坏或其他严重后果。

对于空指针的free()仅检查内部指针值并返回。该检查无法防止两次释放同一块。

通常情况下，堆实现获取地址并尝试通过修改自己的服务数据来“拥有”该地址处的块。根据堆实现的不同，任何事情都可能发生。也许它可以正常工作，什么都不会发生，也许服务数据已经损坏，你就会遇到堆损坏的问题。

因此，不要这样做。这是未定义行为，可能会发生任何糟糕的事情。

- sharptooth

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我还要明确地说，释放指针并不一定会改变它的值，在通常情况下，在“free”之后它不是空指针（这就是为什么第二个“free”会导致破坏）。 - Ari

Answer 4

为了避免重复释放内存，我总是使用宏来释放内存：

#ifdef FREEIF
# undef FREEIF
#endif
#define FREEIF( _p )  \
if( _p )              \
{                     \
        free( _p );   \
        _p = NULL;    \
}

这个宏将p设置为NULL以避免悬空指针。

- NguyenDat

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这是一个很好的技巧，但我宁愿尝试修复实际原因。如果对同一变量调用了两次free()，那显然是个bug。 - user206268

Answer 5

当您使用free释放指针时，您的指针将不会被设置为NULL。空闲空间仅返回给池以供再次分配。以下是一个测试示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
    printf("Address before free: %p\n", ptr);
    free(ptr);
    printf("Address after free: %p\n", ptr);
    return 0;
}

这个程序为我输出：

Address before free: 0x950a008
Address after free: 0x950a008

你可以看到，free函数并没有对指针所指向的内存做任何修改，只是告诉系统这块内存可以被重新使用。

- Lucas

Answer 6

是的，“未定义行为”几乎总是导致崩溃。(按照定义，“未定义行为”可以是“任何事情”，但是在实际应用中，不同类型的错误通常会表现出相对可预测的方式。在free()的情况下，行为总是segfault或者与操作系统相关的“内存保护错误”)。

如果你free()一个指向NULL以外的任何东西或者你没有使用malloc()分配的内存，情况也是一样的。 char x; char* p=&x; free(p); // 崩溃。

- SF.

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你对未定义行为的结果过于乐观了。 - Roger Pate

我和罗杰在一起。实际上，两次释放同一块内存几乎从不会导致程序崩溃，这使得它成为最难追踪的错误之一。 - anon

Answer 7

free() 函数释放由 ptr 指向的内存空间，这个指针必须是之前通过调用 malloc()、calloc() 或 realloc() 返回的。否则，或者如果已经调用过 free(ptr)，会导致未定义的行为。如果 ptr 是 NULL，则不执行任何操作。

因此，你会得到未定义的行为，任何事情都可能发生。

- nos

Answer 8

1) 编译器不处理动态内存的处理。有运行时库来处理此问题。例如：glibc提供了像malloc和free这样的API，它们在内部进行系统调用（sys_brk）以处理堆区域。

2) 释放相同的内存两次是指以下情况： 假设您有char *cptr;

您使用以下方式分配内存： cptr =（char *）malloc（SIZE）;

现在，当您不再需要此内存时，可以使用以下方法将其释放： free（cptr）;

现在，cptr指向的内存已经可以被使用。

假设在程序的后期，您再次调用free（cptr），则这不是有效的条件。您正在释放相同内存两次的情况称为“释放内存两次”问题。

- Furquan

Answer 9

释放内存超过一次可能会产生不良后果。您可以运行此代码片段，以查看可能发生的情况。

#include <stdio.h>      /* printf, scanf, NULL */
#include <stdlib.h>     /* malloc, free, rand */

int main ()


  {
  int i,n;
  char * buffer;

  printf ("How long do you want the string? ");
  scanf ("%d", &i);

  buffer = (char*) malloc (i+1);
  if (buffer==NULL) exit (1);

  for (n=0; n<i; n++)
          buffer[n]=rand()%26+'a';
  buffer[i]='\0';

  printf ("Random string: %s\n",buffer);
  free (buffer);
  free (buffer);

  return 0;
}

许多标准库，如CSparse，使用一个处理内存问题的包装函数。我在这里复制了该函数：

 /* wrapper for free */
    void *cs_free (void *p)
    {
        if (p) free (p) ;       /* free p if it is not already NULL */
        return (NULL) ;         /* return NULL to simplify the use of    

    }

这个函数可以处理内存问题。请注意，在某些情况下，您必须注意malloc返回NULL的条件。

- Aznaveh