free() 如何影响堆上的内存地址？

Question

这个赋值要求我们使用malloc()分配两个int类型的变量（命名为var1和var2），打印每个变量的地址（指针的地址堆栈和堆上的地址），然后使用 free() 释放 var1，再次打印地址，然后在堆中为 var1 分配另一个 space 并打印第三次发言。我相信讲师试图向我们展示 var1 的堆地址应该改变，但它始终保持不变......除非我从代码中删除 free(var1) 。讲师做了类似的演示，但没有使用 free() 来释放任何变量，所以我们从来没有看到它应该如何工作。

这是我的代码：

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

void main()
{

int *var1 = (int*)malloc(sizeof(int)); 
*var1 = 1000;                   
int *var2 = (int*)malloc(sizeof(int)); 
*var2 = 2000;

printf("Addresses of var1\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var1, var1); 
printf("Addresses of var2\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var2, var2);

free(var1);

printf("AFTER DEALLOCATING var1 FROM THE HEAP\n");
printf("Addresses of var1\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var1, var1); 
printf("Addresses of var2\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var2, var2);

var1 = (int*) malloc(sizeof(int));
*var1 = 1500;

printf("NEW MEMORY ADDRESS ALLOCATED FOR var1\n");
printf("Addresses of var1\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var1, var1); 
printf("Addresses of var2\n");
printf("Pointer on stack: %p / Heap: %p\n\n", &var2, var2); 

}

此代码产生此输出：

Addresses of var1
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000390

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

AFTER DEALLOCATING var1 FROM THE HEAP
Addresses of var1
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000390

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

NEW MEMORY ADDRESS ALLOCATED FOR var1
Addresses of var1
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000390

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

如您所见，当我解除分配时，var1 的堆地址没有改变，当我再次为 var1 分配内存 space 时，它也没有改变。但是，如果我简单地从程序中删除 free(var1) 行，它只是为 var1 分配第二个内存 space 并指向堆上的内存，它具有不同的内存地址：

Addresses of var1 
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000390

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

AFTER DEALLOCATING var1 FROM THE HEAP
Addresses of var1
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000390

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

NEW MEMORY ADDRESS ALLOCATED FOR var1
Addresses of var1
Pointer on stack: 0xffffcbf8 / Heap: 0x600000420

Addresses of var2
Pointer on stack: 0xffffcbf0 / Heap: 0x6000003b0

（为了清楚起见，我所做的只是从之前的代码中删除了 free(var1)，因此 "AFTER DEALLOCATING var1" 部分现在显示的堆地址与之前的设置完全相同，但它确实发生了变化第三段var1的堆地址。)

谁能告诉我这里发生了什么？我能想到的唯一合乎逻辑的解释是，当我使用 free() 释放 var1 然后打印地址时，它只是打印它指向的最后一个地址，然后当我' m 第二次为var1 分配内存，它只是"backfilling" 以前的地址加上var1 的新值。这有意义吗？我的代码中是否有错误，或者这就是 C 在为变量释放内存然后重新分配时的行为方式？

Answer 1

The only logical explanation I can come up with is that when I'm using free() to deallocate var1 and then printing the address, it's simply printing the LAST address that it pointed to

有点对。释放指针根本不会影响指针的内容。或者更准确地说，它的价值在被释放后是不确定的。事实上，根据标准，您甚至不能相信指针包含它在调用 free 之前所做的地址。据我所知，在大多数情况下它会，但你不能相信它。

标准说：

C 2018 6.2.4 2: “The value of a pointer becomes indeterminate when the object it points to (or just past) reaches the end of its lifetime.”

一个常见的错误是使用测试 if(ptr == NULL) 来检查您是否已正确释放指针。这行不通。

Answer 2

当内存被释放然后重新分配时，malloc 可能 return 相同的地址是完全正常的。 return 不同的地址也是正常的。

如果您更改 malloc 调用以请求与原始分配不同的大小，您可能会得到不同的地址，因为 malloc 准备的旧块可能不足以满足新请求。但它们可能就足够了，所以地址可能不会改变。

顺便说一句：

void main() 不正确。应该是 int main(void).
C 标准不支持在它指向的 space 被释放后打印地址。它“起作用”并不少见，但这是不合适的。 C 2018 6.2.4 2 告诉我们“当指针指向（或刚刚过去）的对象达到其生命周期结束时，指针的值变得不确定。”当用 malloc 分配的对象用 free 释放时，它的生命周期结束。

Answer 3

在第一个例子中，在free()之后，用于指向堆的指针的值在堆栈中保持不变。但您无法再访问该地址。

当他们再次分配变量时，您得到相同的地址并不奇怪，因为该地址应该有一个大小合适的可用段。但是，您不能保证获得相同的地址 - 哪个地址是可用地址的最佳选择由库代码处理。

free() 如何影响堆上的内存地址？

How does free() affect the memory address on the heap?

c

malloc

free

heap-memory

memory-address