C 库函数 - free()

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描述

在 C 语言中，free() 函数是标准库函数，用于释放由 malloc(), calloc(), realloc() 等动态分配函数分配的内存。当动态分配的内存不再需要时，调用 free() 函数可以避免内存泄漏，确保程序有效地管理内存。

声明

下面是 free() 函数的声明。

void free(void *ptr)

参数

  • ptr -- 指针指向一个要释放内存的内存块，该内存块之前是通过调用 malloc、calloc 或 realloc 进行分配内存的。如果传递的参数是一个空指针，则不会执行任何动作。

返回值

该函数不返回任何值。

实例

下面的实例演示了 free() 函数的用法。

实例

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { char *str; /* 最初的内存分配 */ str = (char *) malloc(15); strcpy(str, "runoob"); printf("String = %s, Address = %p\n", str, str); /* 重新分配内存 */ str = (char *) realloc(str, 25); strcat(str, ".com"); printf("String = %s, Address = %p\n", str, str); /* 释放已分配的内存 */ free(str); return(0); }

让我们编译并运行上面的程序，这将产生以下结果：

String = runoob,  Address = 0x7fe4e4c02b10
String = runoob.com,  Address = 0x7fe4e4c02b10

注意事项

  • 释放正确的内存：只能释放通过动态内存分配函数分配的内存，不能释放由其他方式分配的内存（例如局部变量或全局变量）。

  • 避免重复释放：同一个内存块不能多次释放，否则可能导致未定义行为。

  • 释放后指针处理：释放内存后，指针仍然指向已释放的内存位置。为了避免悬空指针，可以将指针设为 NULL。

    free(array);
array = NULL;

  • 检查空指针：调用 free() 前最好检查指针是否为空，以确保程序稳定性。

    if (array != NULL) {
    free(array);
    array = NULL;
}

通过正确使用 free() 函数，可以确保动态分配的内存被合理管理，避免内存泄漏和悬空指针的问题，提高程序的稳定性和可靠性。

内存泄漏与悬空指针

  • 内存泄漏：如果动态分配的内存没有被释放或丢失了对其的引用，内存将无法再被程序使用，造成内存泄漏。
  • 悬空指针：指向已释放内存的指针称为悬空指针。如果悬空指针被再次访问，会导致未定义行为，可能引起程序崩溃或数据损坏。

在 C 语言中，调用 free() 释放动态分配的内存后，该指针仍然保存着之前分配的地址，这会导致悬空指针（dangling pointer）。悬空指针是指向已释放内存的指针，如果对其进行解引用操作，会导致未定义行为。

为了避免悬空指针问题，通常的做法是在调用 free() 之后，将指针设置为 NULL。这样可以确保程序不会误使用已释放的内存。

实例

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

int main() {
    // 动态分配内存
    char *str = (char *)malloc(100 * sizeof(char));
    if (str == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    // 使用分配的内存
    snprintf(str, 100, "Hello, World!");
    printf("%s\n", str);

    // 释放动态分配的内存
    free(str);
   
    // 将指针设置为 NULL，避免悬空指针
    str = NULL;

    // 现在 str 已经是 NULL，安全地避免了悬空指针问题
    if (str == NULL) {
        printf("str is NULL\n");
    }

    return 0;
}

在这个示例中，str 指针在 free() 调用之后被设置为 NULL，这样就避免了悬空指针问题。如果尝试再次使用这个指针，由于它是 NULL，可以通过条件检查避免未定义行为。

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