malloc 指針在按值傳遞的結構內

Question

我正在 C 中組織一個項目，我必須在其中傳遞可變長度的字節序列，但由於堆可能有限，我試圖限制 malloc 調用。

假設我有一個結構my_struct ，它包含可變長度字節序列ptr和一個 function my_func ，它創建了my_struct的一個實例。 在my_func中， my_struct.ptr是 malloc'd， my_struct按值返回。 my_struct將被其他按值傳遞的函數使用： another_func 。 下面的代碼。

1. 當按值傳遞時，我調用my_struct_destroy或釋放 malloc 指針時，針對my_struct的原始或任何副本上某處提供的 memory 泄漏是否“安全”？ 具體來說，有沒有什么辦法可以讓another_func返回時，那個inst.ptr可以被重寫或懸空？
2. 由於 stackoverflow 不喜歡基於意見的問題，是否有討論此行為的任何好的參考資料？ 我不確定要搜索什么。

typedef struct {
    char * ptr;
} my_struct;

// allocates n bytes to pointer in structure and initializes.
my_struct my_func(size_t n) {
    my_struct out = {(char *) malloc(n)};
    /* initialization  of out.ptr */

    return out;
}

void another_func(my_struct inst) {
    /* 
    do something using the passed-by-value inst 
    are there problems with inst.ptr here or after this function returns?
    */
}

void my_struct_destroy(my_struct * ms_ptr) {
    free(ms_ptr->ptr);
    ms_ptr->ptr = NULL;
}

int main() {
    my_struct inst = my_func(20);
    
    another_func(inst);
    
    my_struct_destroy(&inst);
}

Answer 1

1. 我可以像您一樣安全地傳遞和返回包含按值指針的結構。 它包含ptr的副本。 調用 function 沒有任何改變。當然，如果another_func釋放ptr然后調用者嘗試使用它或再次釋放它，那將是一個大問題。

2. alloc+free 的局部性是最佳實踐。 只要有可能，讓分配 object 的 function 也負責釋放它。 如果那不可行，malloc 和相同的 object 應該在同一個源文件中。 在不可能的情況下（想想帶有刪除的復雜圖形數據結構），應該清楚地標識管理給定類型對象的文件集合，並記錄約定。 有一種通用技術對分階段工作的程序（如編譯器）很有用，在該階段中分配的大部分 memory 應該在下一階段開始之前釋放。 在這里，memory 只是malloc由經理大塊編輯。 從這些，管理器分配任何大小的對象。 但它只知道一種釋放方式：一次全部釋放，大概是在一個階段的末尾。 這是一個gcc的想法：obstacks。 當分配更復雜時，更大的系統會實現某種垃圾收集器。 除了這些想法之外，管理 C 存儲的方法與 colors 一樣多。抱歉，我沒有任何指向引用的指針（雙關語：）

如果你只有一個變長字段並且它的大小不需要動態更新，可以考慮將結構中的最后一個字段做成一個數組來保存它。 這符合 C 標准：

typedef struct {
    ... other fields
    char a[1]; // variable length
} my_struct;

my_struct my_func(size_t n) {
  my_struct *p = malloc(sizeof *p + (n - 1) * sizeof p->a[0]);
  ... initialize fields of p
  return p;
}

這避免了單獨釋放可變長度字段的需要。 不幸的是它只適用於一個。

如果您接受 gcc 擴展名，則可以分配大小為零的數組。 在 C 99 中，您可以使用a[]獲得相同的效果。 這避免了大小計算中的- 1 。