指针分配给指针和free()如何一起工作？

Question

为什么释放指针 p（已分配到另一个指针 q 指向的位置）会同时释放 q？

//for example,
int *p = malloc(sizeof(int));
*p = 10;
int *q = malloc(sizeof(int));
q = p;
free(p);
//This frees q as well.

指针q和p有不同的地址，但只指向相同的位置（即它们存储相同的地址，该地址为10。如果我弄错了，请纠正我）。这种矛盾绝对是由于我对指针的思考方式或free()函数的工作方式产生的，因为根据我的所知（并不多），由于q和p具有不同的地址，释放p不应该对q产生任何影响，除非我在理解指针方面出现了错误，或者free()函数/内存以一种奇特的方式工作。我想知道这是为什么。（我知道这篇文章：释放一个已分配的指针，但它没有解释为什么或如何确切地发生这种情况。）

- Cowgirl

---

由于 q = p;，曾经分配给 q 的内存已经“泄漏”了。 - trojanfoe

@trojanfoe，q=p;把p的值（也就是地址10进制表示法的00A1500）赋给了q，对吗？所以如果用盒子来比喻p和q，它们的值都是00A1500，但地址仍然不同。 - Cowgirl

@Cowgirl — 是的，p 和 q 都将包含相同的指针值，但是通过赋值 q = p;，分配给 q 的内存将会丢失。当您调用 free(p); 时，传递给 free() 的是 p 中的值 — 在您的假设中为 0x00A1500，而不是 p 的地址；这与调用 free(q) 相同。您是正确的 — &p != &q，但问题在于存储在这两个单独地址中的值，由于 q = p; 赋值，相同的值存储在两个地址中。 - Jonathan Leffler

如果我写 int x = 10; p=&x; q=p; free(p);, printf("%d",*p); 和 printf("%d",*q); 将会输出有效结果 (10)。 - Cowgirl

关于代码 int *q = malloc(sizeof(int)); q = p;，malloc() 函数返回的值将会被覆盖，导致无法恢复的内存泄漏。 - user3629249

Answer 1

之后

int *p = malloc(sizeof(int));
              x
            +----+
p --------> |    |
            +----+

P指向一些包含垃圾数据的x内存。

*p = 10;

你正在将 10 放入 x 中。

              x
            +----+
p --------> | 10 |
            +----+

以下是相关内容：

int *q = malloc(sizeof(int));
              y
            +----+
q ------->  |    |
            +----+

你创建了一个新的内存 y，q 指向该内存。

当你进行赋值时

q = p;
              x
            +----+
p --------> | 10 |
q --------> +----+

              y
            +----+
Memory leak |    |
            +----+

你把指针q也指向了内存x，导致只有的对内存y的引用也失去了。

随着p被释放。

free(p);



p -------->  (invalidated)
q --------> 

              y
            +----+
Memory leak |    |
            +----+

您删除了 x 的内存，因此 p 和 q 指向已释放的内存。

- kiran Biradar

---

这很有道理。但是如果我写int x = 10; p=&x; q=p; free(p)，解引用p和q仍然会得到10。如果我只释放了p会怎样？ - Cowgirl

这是未定义行为。“free（）”不涉及内存所有权，只管理内存。所以，也许你仍然可以访问这块内存且它没有被覆盖 - 也许你会得到一个“segfault（分段错误）”。你只是无法知道。 - 3ch0

Answer 2

也许这会有所帮助：

你释放的不是 p 或 q 本身。你释放的是由它们指向的内存块。

free() 后，p 和 q 本身依旧存在。你不能再对它们进行解引用，但你可以在其他方式上继续使用它们。例如，你可以让它们指向另一个有效的地址（之后就可以重新允许对其进行解引用）。

- NPE

---

即便如此，我只释放了p而没有释放q。 - Cowgirl

对不起，我现在明白你的观点了。但是如果我写 int x = 10; p=&x; q=p; free(p);，printf("%d",*p); 和 printf("%d",*q); 仍然会输出有效结果（10）。 - Cowgirl

@Cowgirl，正如@3ch0上面所说，这是未定义的行为。它能工作是因为同样的位仍然存储在p的前一个地址（释放不会清除内存）。但在这一点上，这已经不再是一个保证了。如果你在释放p之后进行了其他分配，即使你对p和q本身没有做任何额外的操作，程序也可以重新使用现在已被释放的内存，并可能用其他值填充这些位。现在，你的打印语句的输出将会改变（除非新存储在那里的位恰好与10的位相同）。 - SO Stinks