free和malloc如何在C中工作？
我试图找出如果我试图释放一个“从中间”的指针会发生什么，例如，看看下面的代码：
char *ptr = (char*)malloc(10*sizeof(char)); for (char i=0 ; i<10 ; ++i) { ptr[i] = i+10; } ++ptr; ++ptr; ++ptr; ++ptr; free(ptr); 我得到一个未处理的exception错误信息的崩溃。 我想知道为什么和如何自由工作，以便我不仅知道如何使用它，而且能够理解奇怪的错误和exception，并更好地debugging我的代码
非常感谢
当你malloc块，它实际上分配多一点的内存比你所要求的。 这个额外的内存被用来存储信息，比如分配块的大小，以及链接块中下一个空闲/被使用块的链接，有时还有一些“保护数据”帮助系统检测你是否过去分配的块的结束。 另外，大多数分配器会将内存部分的总大小和/或起始位置整理为多个字节（例如，在64位系统上，它可以将数据与64位（8字节）的倍数alignment为从非alignment的地址访问数据对于处理器/总线来说可能更加困难和低效），所以你也可能会得到一些“填充”（未使用的字节）。
当你释放指针时，它使用该地址来查找它添加到分配块的开头（通常）的特殊信息。 如果你传入一个不同的地址，它将访问包含垃圾的内存，因此它的行为是不确定的（但是最经常会导致崩溃）
后来，如果你释放（）块但不“忘记”你的指针，你可能会意外地尝试通过这个指针访问数据，而且行为是未定义的。 可能会发生以下任何情况：
- 内存可能被放在一个空闲块的列表中，所以当你访问它时，它仍然包含你留在那里的数据，并且你的代码正常运行。
- 内存分配器可能已经把内存的一部分给了你的程序的另一部分，而这大概会覆盖掉你的旧数据的一部分，所以当你读到它的时候，你会得到垃圾，这可能会导致意外的行为或从您的代码崩溃。 或者你会写下其他的数据，导致你的程序的其他部分在未来某个时候performance得很奇怪。
- 内存可能已被返回到操作系统（您不再使用的内存“页面”可以从您的地址空间中删除，所以在该地址不再有任何内存可用 – 本质上是一个未使用的“洞”在您的应用程序的内存）。 当您的应用程序尝试访问数据时，会发生硬内存故障，并终止您的进程。
这就是为什么在释放内存之后确保不使用指针是非常重要的 – 最好的做法是在释放内存之后将指针设置为NULL，因为您可以轻松地testingNULL，试图通过NULL指针访问内存将导致一个糟糕但一致的行为，这更容易debugging。
你可能知道你应该传回你收到的指针。
因为free（）一开始并不知道块有多大，所以它需要辅助信息才能从其地址中识别原始块，然后将其返回到空闲列表。 它也会尝试将小块和邻居合并，以产生一个更有价值的大块空闲块。
最终，分配器必须有关于你的块的元数据，至less它需要在某处存储长度。
我将介绍三种方法来做到这一点。
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一个明显的地方就是将它存储在返回的指针之前。 它可以分配一个比请求大几个字节的块，将大小存储在第一个字中，然后返回一个指向第二个字的指针。
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另一种方法是使用地址作为关键字来保存至less描述分配块的长度的单独映射。
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一个实现可以从地址获取一些信息，而从地图获取一些信息。 4.3BSD内核分配器（我认为是“McKusick-Karel分配器” ）为小于页面大小的对象分配两次幂，并且只保留每页大小，从给定的页面一个单一的大小。
第二种types的第三种types的分配器可能会实际检测到您已经高级指针和DTRT ，尽pipe我怀疑是否有任何实现会烧制运行时来执行此操作。
大多数（如果不是全部的话）实现将在你正在操作的实际指针之前查找释放几个字节的数据量。 做一个狂放的free将导致内存映射损坏。
如果你的例子，当你分配10个字节的内存，系统实际上保留，比方说，14.前4个包含你请求的数据量（10），然后malloc的返回值是一个指向第一个字节未分配的数据在14分配。
当你在这个指针上free时，系统将向后查找4个字节，以知道它最初分配了14个字节，以便知道释放多less。 这个系统可以阻止你提供大量的数据作为一个额外的参数free自己。
当然，其他的malloc / free实现可以select其他的方式来实现这一点。 但是他们通常不支持free与malloc或等价函数返回的指针不同的指针。
这是不确定的行为 – 不要这样做。 只有从malloc()获得的free()指针才会在之前调整它们。
问题是free()必须非常快，所以它不会尝试find您调整的地址所属的分配，而是尝试返回在调整后的地址块到堆。 这导致了未定义的行为 – 通常是堆损坏或程序崩溃。
从http://opengroup.org/onlinepubs/007908775/xsh/free.html
free（）函数使ptr指向的空间被释放; 即可供进一步分配。 如果ptr是空指针，则不会发生任何操作。 否则，如果参数与先前由calloc（），malloc（），realloc（）或valloc（）函数返回的指针不匹配，或者如果通过调用free（）或realloc（）释放空间，则行为是不确定的。 任何使用引用释放空间的指针都会导致未定义的行为。
你正在释放错误的地址。 通过改变ptr的值，你改变地址。 免费无法知道它应该尝试释放一个开始4个字节的块。 保持原来的指针完好无损，而不是操纵的指针。 正如其他人指出，做你在做什么的结果是“未定义”…因此，未处理的exception。
永远不要这样做。
你正在释放错误的地址。 通过改变ptr的值，你改变地址。 免费无法知道它应该尝试释放一个开始4个字节的块。 保持原来的指针完好无损，而不是操纵的指针。 正如其他人指出，做你在做什么的结果是“未定义”…因此，未处理的exception
采取从书： 理解和使用C指针
当分配内存时，附加信息将作为堆pipe理器维护的数据结构的一部分进行存储。 这些信息除了别的以外，还包括块的大小，通常放在紧靠分配块的地方。
