9

Допустим есть кусок кода:

char *ptr = (char*)malloc(needed_size);
if (!ptr) {
   error_handling();
} else {
   do_something_without_freeing_ptr();
   free(ptr);
   ptr = 0;
}

Может ли вызов free не отработать/отработать неправильно и к каким последствиям это может привести?


Подразумевается, что между вызовом malloc и free выделенная память не освобождается, значение указателя не изменяется.

Не лучше ли, во избежание случайного изменения значения ptr, писать:

char * const ptr = malloc(needed_size);

Это не избавит от возможности написать free(ptr); free(ptr);, но по крайней мере убережет от чего-то типа ptr = NULL;

1
  • А почему вообще возникла мысль, что может?
    – Qwertiy
    17 фев 2016 в 12:26

3 ответа 3

9

free определена как функция, не возвращающая значений, т.е. возможности вернуть ошибку у неё нет. Если ей передать указатель полученный не от calloc, malloc, realloc, либо вызвать повторно для одного и того же указателя или изменить байты за пределами запрошенного массива, действия зависят от реализации. Обычно это приводит к непредсказуемым ошибкам в программе, возможно в совершенно другом месте. Такие ошибки трудно локализовать.

К примеру, в начале выделенного куска памяти перед тем, на что указывает указатель, обычно находится заголовок — структура с информацией об этом куске и о следующем. Кроме этого, где-то может быть информация о свободных кусках. Если, например, в результате функции gets() будет испорчен заголовок для следующего блока, то проявиться эта ошибка может даже не когда этот блок будет выделен malloc, а когда этот блок будет освобождаться.

Есть библиотеки реализующие набор функций calloc, malloc, realloc, free с дополнительными средствами обнаружения их ошибочного использования.

Написать char * const ptr = malloc(needed_size); можно, но это не гарантирует, что вы не скопируете указатель в другую переменную или примените индекс за пределами [0; needed_size[.

8
  • 1
    То, что вызов free для "неправильного" указателя может (должен) приводить к UB - понятно. Интересно как раз, может ли закрэшиться корректный вызов free.
    – andy.37
    17 фев 2016 в 12:36
  • 2
    может, если в do_something_without_freeing_ptr что-то записать за пределами needed_size, т.е.когда индекс >= needed_size или <0
    – sercxjo
    17 фев 2016 в 12:37
  • 2
    @sercxjo: Ну это технически тоже UB.
    – VladD
    17 фев 2016 в 12:41
  • 2
    @andy.37: UB отменяет все гарантии. В C нет понятия правильности конкретного вызова, есть лишь правильность всей программы в совокупности. Это приводит к такому себе «дальнодействию»: ошибка в одной части программы приводит к неправильному поведению в другой, не имеющей с первой, казалось бы, ничего общего. (И да, это очень сложно отлаживать.)
    – VladD
    17 фев 2016 в 12:43
  • 2
    Память в стеке вряд ли измените, но за пределами выделенной памяти в куче лежит информация об этой самой куче, нечаянно изменив её можно нарушить работу malloc/free.
    – sercxjo
    17 фев 2016 в 12:44
5

Согласно Стандарту C11 (7.22.3.3/2):

The free function causes the space pointed to by ptr to be deallocated, that is, made available for further allocation. If ptr is a null pointer, no action occurs. Otherwise, if the argument does not match a pointer earlier returned by a memory management function, or if the space has been deallocated by a call to free or realloc, the behavior is undefined.

Т.о. если память была корректно выделена и не была после этого ещё освобождена с помощью free или realloc, всё должно быть хорошо.

Если провести некоторую параллель с c++, то необходимость отсутствия ошибок в функции free чем-то сродни необходимости не бросать исключения в деструкторах.


На счет дополнительного const к указателю - идея хорошая и правильная. Позволяет выявлять ситуации непреднамеренной модификации или повторного использования переменной в разных контекстах. Главное здесь, не переборщить и не завалить код constами там, где от этого совсем нет профита.

С другой стороны, невозможность изменить значение указателя на NULL будет препятствовать защите от повторного освобождения. Т.к. если указатель мутабельный, можно писать так и не бояться последствий:

T* ptr = malloc(/*...*/); 
// ...
free(ptr);
ptr = NULL;
free(ptr); // Безопасно

Понятно, что для T* const ptr такое будет невозможно.

-2

Насколько мне известно, стандартный С не позволяет контролировать неконсистентный heap и вообще какие-либо ошибки при освобождении памяти.

Поэтому нужно пользоваться или возможностями используемой операционной системы, как GetProcessHeap, HeapAlloc, HeapFree, HeapValidate под Windows или расширениями используемого компилятора, см. здесь и здесь.

5
  • А откуда вообще могут взяться ошибки освобождения памяти, которые надо "контролировать"? И как вы их "контролировать" собрались? 11 апр 2016 в 6:57
  • @PavelMayorov: Наиболее стандартная проблема: выход за границы при записе в один аллокированный блок делает дескриптор блока памяти следующего аллокированный блока неверным. В результате запрос на освобождение памяти блока ptr, в работе с которым в коде нет никаких ошибок, не работает. Вторая ситуация более простая, но, все же важная. Если по окончании работы прграммы в нипе оказались неосвобожденные блоки памяти, то как найти где в программе эти блоки были аллокированы. Именно в таких случаях помогает техника, каторую с упомянул в моем ответе.
    – Oleg
    11 апр 2016 в 7:10
  • И как вам HeapAlloc поможет искать место в программе, которое эту ошибку вызвало? Напротив, инструменты динамического анализа работают с "родной" кучей языка, а не с кучей WINAPI. 11 апр 2016 в 7:19
  • @PavelMayorov: Это стандартная техника, но ее объяснение не такое кароткое, особенно если писать с помощью виртуальной клавиатуры :-). Напимер, вставляется вызов HeapValidate в конце программы. Если выясняется, чно есть коррупция хипа, то дальше вставляется вызов HeapValidate в разные места программы. Намример, перед и после вызова подпрограммы. Если до вызова подпрограммы хип в порядке, а после нет, то нужно спускаться в подпрограмму и встаслять вызовы HeapValidate в подпрограмму. Так можно достаточно быстро локазиловать постоянно репродуцируемую коррупцию хипа.
    – Oleg
    11 апр 2016 в 7:32
  • @PavelMayorov: Естественно реальность намного сложнее и нередко проблемы возникают лишь в экзотических ситуациях, нак exceptions без соответствующего __try __finally блока. К тому же дажно различать дра вида коррупции хипа: коррупция хипа операционной системы (malloc испольует внутри HeapAlloc при ваботе под Windows) и коррупцию хипа C/C++ runtime. В последнем случае незаменимы другие функции из расширения компиляторов, которые я упомянул. Меня удивляет, что многие, похоже, вообще не знакомы с проблемами, о которых я пишу. Они намного глубже банального изменения указаталя, но весьма реальны.
    – Oleg
    11 апр 2016 в 7:40

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.