C 在未分配的内存上调用 free

Question

为什么这个程序没有崩溃，是不是未定义的行为？

int main()
{
   char* c;
   if (c) {
        printf("called free\n");
        free (c);
   }
   else {
        printf("not called free\n");
   }

   printf("not crashed\n");
   c = strdup("someString");

   if (c) {
        printf("called free\n"); 
        free(c);
        c = NULL;  // why is this needed for last if (c) 
   }
   
   if (c) {
        free(c);
   }
   printf("still not crashed\n");

    return 0;
}

1. 这个程序有没有可能崩溃？
2. 在调用 free on char* 之前，我是否应该总是进行这样的 if (c) 验证？
3. 为什么没有 c=NULL free 被称为？

Answer 1

这个程序有没有可能崩溃？

1. 是的，有。您的代码调用未定义的行为；

行为，使用不可移植或错误的程序构造或 错误数据，为此国际标准强加没有 要求。¹

任何事情都可能发生，包括崩溃。

---

我是否应该在拨打 free 之前总是进行这样的 if (c) 验证 字符* ?

不，使用

free()

指针常量调用

NULL

是 NOP，即不执行任何操作。所以没必要。

如果 ptr 是空指针，则不会发生任何操作。²

---

为什么没有 c=NULL free 被称为？

因为

free()

函数没有将原始指针设置为

NULL

。

c

仍然指向相同的内存位置，但

c

无法再访问它。

free函数使得ptr指向的空间为 释放，即可用于进一步分配。³

如果不将

c

设置为

NULL

，对

free()

的后续调用将释放已经释放的内存，这也会调用未定义的行为。

否则，如果参数与先前返回的指针不匹配 通过内存管理功能，或者如果空间已被释放 通过调用 free 或 realloc，行为未定义。⁴

脚注：

[1] - [2] - [3] - [4] - C11 标准，7.22.3.3

free

函数。

Answer 2

这段代码片段

   char* c;
   if (c) {
        printf("called free\n");
        free (c);
   }
   else {
        printf("not called free\n");
   }

调用未定义的行为，因为指针

c

未初始化。

至于这段代码片段

   if (c) {
        printf("called free\n"); 
        free(c);
        c = NULL;  // why is this needed for last if (c) 
   }
   
   if (c) {
        free(c);
   }

那么如果指针

c

不会被设置为

NULL

c = NULL;  // why is this needed for last if (c) 

然后在下一个 if 语句中，将尝试释放已释放的内存，再次调用未定义的行为。

未定义的行为不一定会使程序崩溃。例如，在第一个代码片段中，指针

c

可以在内部设置为

NULL

.

注意你可以为空指针调用函数

free

。在这种情况下，不会发生任何操作。

Answer 3

指针值分为三种：

1. 空指针：因为您显式初始化为 NULL，或者因为它是一个全局（或静态）变量，自动初始化为空指针。
2. 有效指针：您已明确设置为指向某物的指针：通过使用

   &

   ，或通过调用

   malloc

   或

   realloc

   或

   strdup

   ，只要指针没有变得无效。
3. 无效指针：未初始化的局部（“自动”）变量的指针；设置（使用

   &

   ）指向不再活动的函数（“堆栈框架”）中的局部变量的指针；曾经使用

   malloc

   或其他分配的指针，但后来使用

   free

   释放，或使用

   realloc

   重新分配。

您可以使用普通比较判断指针是否属于类别 1：

if(p == NULL)

，

if(p != NULL)

.

但关键是没有编程方式来区分类别 2 和 3 中的指针值。也就是没有办法写

if(valid(p))

或者

if(invalid(p))

。

因此，当您知道指针变量无效时，将指针变量设置为 NULL 是一个好习惯。