生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
流言终结者——C语言内存管理
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
寫在前頭：
我不能保證此文中，我的觀點和理解全是對的，這也不是一篇教學(xué)貼，只是我偶爾突發(fā)奇想了幾個特殊的場景，然后用實驗得到結(jié)果，對結(jié)果進行分析，遂成此文。所以文中肯定存在錯誤，我也沒想到會上首頁，引來眾人圍觀。
最后，歡迎拍磚，我覺得錯了不要緊，改就是了，最慘的是不知道自己錯在哪。
首先看一下man手冊中的定義，
void *malloc(size_t size);
向系統(tǒng)申請size個Bytes長的連續(xù)內(nèi)存，返回一個void類型的指針，指向這塊兒內(nèi)存的首地址。這塊申請到的內(nèi)存是不潔的（也就是非全0x00，內(nèi)容可以是任意的，隨機的）
如果size的值是0，那么返回的指針要么是指向NULL，要么是指向一個unique的地址，這個地址是可以被free釋放的。（這里的解釋是有問題的，例子(8)會證明）
void free(void *ptr);
釋 放ptr指向的內(nèi)存空間，ptr必須是之前調(diào)用過malloc,calloc,realloc這三個函數(shù)返回的，否則，如果free(ptr)已經(jīng)執(zhí)行過 了，而又執(zhí)行一次，那么會導(dǎo)致意外發(fā)生（undefined behavior occurs.），如果ptr指向的是NULL，則不會做任何操作。
(1)假設(shè)有
那么p獲得的內(nèi)存塊的長度到底是多少？能否往里面寫入數(shù)據(jù)？
答：不妨用這段代碼來測試：
| 01 | int main(int argc, char **argv) |
| 03 | ????char *value = NULL;??? |
| 04 | ????char *ori?? = NULL; |
| 07 | ????printf("value[0] is [%c]\n", *value); |
| 11 | ????????printf("value len [%d]\n", strlen(ori)); |
這段代碼結(jié)果如下所示：Fedora14：
| 01 | [michael@localhost mem-test]$ ./a.out ? ? |
| 03 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [1] |
| 04 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [2] |
| 05 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [3] |
| 07 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [135157] |
| 08 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [135158] |
| 09 | yydebug:[./mem-test.c]:[34]:value len [135159] |
| 10 | Segmentation fault (core dumped) |
| 11 | [michael@localhost mem-test]$ |
我重新編譯、運行了很多次，最后打印結(jié)果都是135159；
這 個結(jié)果證明了malloc(0)返回的指針指向的是一個非NULL的內(nèi)存地址處，并且該處的值是0x00，并且對于該進程，不僅該處是可寫的，而且之后的 135159個Bytes也都是可寫的，也就是屬于這個進程空間。直到最后，可能寫到別的進程的空間里面去了，才被內(nèi)核發(fā)來段錯誤信號，自己結(jié)束了。
其實在寫該處就已經(jīng)是內(nèi)存越界了，往后繼續(xù)寫更加是內(nèi)存越界，只是剛好那么巧，該處往后的內(nèi)存塊依然是該進程的有效heap區(qū)間，所以才沒有被內(nèi)核發(fā)段錯誤，而往往這種情況是最慘的，在實際開發(fā)工作中，假設(shè)哪天真的出個這情況，又不會被警告，但是卻有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)被竄改。
(2)假設(shè)有
那么稍后p需要用free(p)來釋放，以避免內(nèi)存泄漏嗎？
答：不妨用這段代碼來測試：
| 01 | int main(int argc, char **argv) |
| 03 | ????char *value = NULL; |
| 06 | ????????value = (char*)malloc(0); |
| 07 | ????????printf("value addr [%p]\n", value); |
結(jié)果如下所示：
| 1 | ...（幸虧我及時Ctrl+C停住，運行超過幾秒，電腦就會卡爆了） |
| 4 | value addr [0x87aa5e8]^C |
| 5 | [michael@localhost mem-test]$ |
從打印看來，雖然是調(diào)用malloc(0);，但是每次指向的地址都不同，并且逐漸增大，偏移是0x10，也就是16個字節(jié)。
可以不用while(1)來測試，用一個有限的不是很大的值來測試，然后用top命令來觀察這個進程的資源使用情況，可以看出a.out消耗的內(nèi)存在不斷增加，所以答案就是，malloc(0)申請的內(nèi)存，也要通過free()來釋放，以避免內(nèi)存泄漏。
(3)假設(shè)有
那么會導(dǎo)致進程退出嗎？
答案：不會，free(NULL)相當(dāng)于啥事兒不干。
(4)假設(shè)有
那么會導(dǎo)致進程退出嗎？
答案：不會，進程永遠循環(huán)在while(1)里面，不會出錯退出。
(5)假設(shè)有
那么進程會出錯退出嗎？
答案：進程會出錯退出，打印堆棧信息，提示
| 1 | [michael@localhost mem-test]$ ./a.out |
| 2 | *** glibc detected *** ./a.out: double free or corruption (fasttop): 0x09dad008 *** |
類似的信息。所以已經(jīng)free掉的內(nèi)存，除非又申請回來了，否則不能再次去free它，否則進程會出錯。
(6)為什么經(jīng)常有人說free(p);要和p = NULL;一起用，以避免“野指針”的出現(xiàn)？
答案：其實用上面那個例子(5)就能看出，如果free超過1次就會出錯，但是從例子(3)和例子(4)可以看出，free(NULL);可以執(zhí)行任意次 都不會出錯。所以一般free(p);之后，馬上把p指向NULL;，從而即使別人再去執(zhí)行free(p);也不會出現(xiàn)錯誤。不僅如此，通過讓p指向 NULL，也很好的給別人一個提示，你是否對p進行了成功的操作，讓別人好判斷。不妨看看如下的例子：
| 01 | void foo(char *in)//你做的功能函數(shù) |
| 05 | int main(int argc, char **argv) |
| 08 | ????p = strdup("hello_world"); |
| 09 | ????printf("p = [%s], len = [%d]\n", p, strlen(p)); |
| 10 | ????foo(p); //你同事在調(diào)用你的函數(shù) |
| 12 | ????//感謝@<a href="http://my.oschina.net/louisluo" target="_blank" rel="nofollow">ColoredCotton</a>的貢獻 |
| 13 | ????//由于foo函數(shù)的形參是*p，所以無法在foo函數(shù)內(nèi)修改實參指針的指向，所以這的判斷總是true |
| 14 | ????if (NULL != p) {//他不確定你有木有free()，他還很聰明的做了一個判斷 |
| 16 | ????????p = NULL; //他習(xí)慣很好，free之后指向NULL |
假設(shè)foo函數(shù)是你寫的，你同事在調(diào)用foo功能的時候，又不確定你是否free了傳進去的那塊內(nèi)存，于是他就在調(diào)用完foo之后，加了判斷，然后執(zhí)行 free，結(jié)果他得到的結(jié)果是，雖然你free了指針p，但是這僅僅是告訴內(nèi)核，這塊內(nèi)存我不用了，你可以收回了，值得注意的是，p依然指向這塊內(nèi)存，換 句話說也就是指針變量p存的值依然是剛才釋放掉的那塊內(nèi)存的首地址。所以你同事的判斷得到的結(jié)果是true，然后又會執(zhí)行free(p);結(jié)果當(dāng)然和例子 (5)一樣了，如下所示：
| 1 | [michael@localhost mem-test]$ ./a.out |
| 2 | p = [hello_world], len = [11] |
| 3 | *** glibc detected *** ./a.out: double free or corruption (fasttop): 0x09088008 *** |
那么“野指針”還可以這樣定義，指向所有非法地址（NULL除外）的指針都可以叫野指針。
那么程序應(yīng)該改成這樣較妥：
| 01 | void foo(char **in)//調(diào)用方式應(yīng)該是傳入某個指針的地址 |
| 03 | ????printf(" &in = [%p], in\'s address\n", &in); |
| 04 | ????printf("? in = [%p], in\'s value\n",? in); |
| 05 | ????printf(" *in = [%p]\n", *in); |
| 06 | ????printf("**in = [%c]\n", **in); |
| 07 | ????free(*in); //*in是實參的指針變量p的指向的被分配的內(nèi)存 |
| 08 | ????*in = NULL; //使得p指向NULL，也就是修改變量p的值 |
| 10 | int main(int argc, char **argv) |
| 13 | ????p = strdup("hello_world"); |
| 14 | ????printf("?? p = [%s], len = [%d]\n", p, strlen(p)); |
| 15 | ????printf("? &p = [%p], p\'s address\n", &p); |
| 16 | ????printf("?? p = [%p], p\'s value\n",? p); |
| 17 | ????printf("? *p = [%c], value of addr No.[%p]\n", *p, p); |
| 18 | ????foo(&p); //這里應(yīng)該傳入p的地址，即&p |
| 20 | ????//感謝@ColoredCotton的貢獻 |
| 21 | ????//而現(xiàn)在，這里的判斷就會是false了 |
| 22 | ????if (NULL != p) { //這里的判斷就有意義了 |
| 27 | ????????printf("p is NULL\n"); |
運行一遍，看看打印如何：
| 01 | [michael@localhost mem-test]$ ./a.out |
| 02 | ???p = [hello_world], len = [11] |
| 03 | ??&p = [0xbf94014c], p's address |
| 04 | ???p = [0x9964008], p's value |
| 05 | ??*p = [h], value of addr No.[0x9964008] |
| 06 | ?&in = [0xbf940130], in's address |
| 07 | ??in = [0xbf94014c], in's value |
| 11 | [michael@localhost mem-test]$ |
我想，根據(jù)打印信息來看，沒什么需要解釋的了。順便還弄透徹了指針以及函數(shù)傳參。
(7)剛malloc后，馬上就free，然后一直循環(huán)，會不會總是申請到同一塊內(nèi)存？
答案：這不是真的。不信？你用這些代碼測試一下就知道了：
| 01 | int main(int argc, char **argv) |
| 06 | ????????ra = rand()%100+1; //生成一個1-100之間的隨機數(shù) |
| 07 | ????????if (NULL != (p = (char*)malloc(ra))) { |
| 08 | ????????????printf("p addr [%p], ra = [%d]\n", p, ra); |
看看打印吧：
| 1 | p addr [0x8bd8008], ra = [59] |
| 2 | p addr [0x8bd8048], ra = [78] |
| 3 | p addr [0x8bd8008], ra = [41] |
| 4 | p addr [0x8bd8038], ra = [46] |
| 5 | p addr [0x8bd8070], ra = [82] |
| 6 | p addr [0x8bd8008], ra = [62] |
| 7 | p addr [0x8bd8008], ra = [91] |
| 8 | p addr [0x8bd8008], ra = [24] |
為什么不會一樣呢？這個可以深究一下Linux系統(tǒng)的內(nèi)存分配方式了，這就涉及到內(nèi)核了。
(8)malloc(0)返回的真的入man手冊所說：要么是NULL，要么是一個unique的pointer？
答案：不妨看下這段代碼：
| 01 | int main(int argc, char **argv) |
| 07 | ????????ra = rand()%100+1; |
| 08 | ????????if (NULL == (p = (char*)malloc(ra))) { |
| 09 | ????????????printf("error occurs\n"); |
| 11 | ????????if (NULL != (p0 = malloc(0))) { |
| 12 | ????????????printf("p0 addr [%p]\n", p0); |
打印如下所示：
| 1 | p0 addr [0x97eb008] #我隨便截取了一段打印 |
所以從打印看來，我用Fedora14測試的時候，返回的既不是NULL，也不是一個唯一的地址，我現(xiàn)在也迷惑了，man手冊中的unique到底應(yīng)該如何理解。很遺憾man手冊說得不太準(zhǔn)確。如果你知道為什么，請告訴我，如果我哪一天弄明白了，我會在這里貼出來的。
(9)如果你也和我一樣，做了這么多的實驗，你是不是發(fā)現(xiàn)，malloc得到的地址的值總是大于0x80000000的（32bits機器）？
答案：不好意思，我也不知道為什么，做了好多次，不管如何重新編譯、運行，得到的結(jié)果都是大于0x80000000的，如果你知道為什么，也請告訴我，如果我哪一天弄明白了，我會在這里貼出來的。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/shihao/archive/2013/01/25/2876739.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的流言终结者——C语言内存管理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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