Откуда функция free знает, сколько конкретно байтов памяти освобождать [дубликат]

#c #память #выделение_памяти

        
             
                
                    
                        
                            На этот вопрос уже даны ответы здесь:
                            
                        
                    
                
                        
                            Откуда C/C++ знает сколько надо освободить памяти, если
не знает размер массива?
                                
                                    (2 ответа)
                                
                        
                                Закрыт 1 год назад.
            
                    
Я новичок в программировании на языке Си. Вопрос по поводу работы функции free стандартной
библиотеки stdlib.h. Допустим, я выделил память для 100 символов:

char *pointer = malloc(100 * sizeof(char));


А как грамотно освободить эту память? Необходимо освобождать каждый char

for (int i = 0; i < 100; i++) free(pointer[i]);


или достаточно

free(pointer);


одним вызовом функции free? Я склоняюсь ко второму варианту, поскольку значение pointer[i]
из первого варианта не является указателем. Но откуда функция free знает, сколько памяти
я выделил через malloc? Это где-то записано в оперативной памяти или здесь используется
какая-то хитрость?
    

Ответы

Ответ 1

free(pointer);


вполне достаточно. Диспетчер памяти сам разберется, сколько памяти освободить. Он
хранит эту информацию где-то в своих внутренних структурах. Как именно - зависит от
конкретной реализации.

Например, как вариант - вы запрашиваете malloc, при этом выделяется памяти чуть больше
- ну, на какие-то, скажем, 4-8 байт, и вам возвращается указатель, смещенный на эти
4-8 байт, в которые менеджер записывает длину (и не только - если памяти выделить побольше:)).
А при освобождении - он отсчитывает от переданного указателя нужное число байт и читает
сохраненную информацию.

Еще раз - написанное не означает, что все сделано именно так, это всего лишь один
из возможных вариантов. Как именно выделять память и где хранить служебную информацию
- стандарт не определяет. Если вы хотите писать переносимые программы - вас это интересовать
(для применения в своем коде) не должно...


Ответ 2

malloc поддерживает внутренную структуру, в которой хранит кроме прочего и размеры
всех выделенных кусков памяти.

В glibc есть интерфейс для доступа к этой информации: size_t malloc_usable_size(void*).
Ну и вообще там много интересного: https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Summary-of-Malloc.html#Summary-of-Malloc


Ответ 3

Процесс освобождения памяти должно "зеркально" соответствовать процессу его выделения.
В данном случае вы выделяли память одним вызовом malloc. Значит освобождать вы ее будете
одним вызовом free. Ни о каком "освобождать каждый char" не может быть и речи.

В традиционной реализации, malloc выделит больше памяти, чем вы запросили. В дополнительные
байты памяти (обычно в начале выделенного блока) будет записан размер выделенного блока
памяти

+-----+--------------------------     ----+
| 100 |                           ...     |
+-----+--------------------------     ----+
^  ^  ^
|  |  адрес, который `malloc` вернет вам в качестве результата
|  |
|  размер блока, записанный туда `malloc`
|
начало фактически выделенного `malloc` блока


Когда вы вызовете free(pointer), функция free просто прочтает размер блока из области
памяти "слева" от адреса pointer - так она узнает, сколько памяти нужно освободить.
Вот и вся "хитрость".

Записанный размер может быть полным размером блока или полезным размером блока, а
также может меняться в большую сторону из соображений выравнивания размеров блоков.
Это все детали реализации, как, впрочем, и весь механизм.