【C语言】free函数如何知道要释放多大空间

一.malloc函数

C 库中有个函数 void *malloc(size_t size) ，该函数作用为分配所需的内存空间，并返回一个指向它的指针。

参数：

size -- 内存块的大小，以字节为单位。

返回值：

返回一个指针，指向已分配大小的内存。如果请求失败，则返回 NULL。

二.free函数

C 库中有个函数 void free(void *ptr) ，该函数作用为释放之前调用 calloc、malloc 或 realloc 所分配的内存空间。

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。

三.追踪已分配空间的大小

在这里你可能注意到，void free(void *ptr) 参数中只需要传入一个指针参数，就可以释放掉所分配的内存，它是如何确定指针所指向的区域分配了多大的内存空间呢？为了完成释放任务，很多内存分配函数都会在一个称之为头部指针（header，或者称之为头块）的地方保存一些额外的信息，头部指针通常在放回的内存块之前。

举个例子，现在要申请一块20个字节的内存空间，有prt指针保存内存空间的首地址，那么代码可以简略地写成如下：

ptr=malloc(20)

那么在所返回给用户的指针ptr上，还有一小块内存用于保存该内存块的信息：

该头部指针至少会包含所分配的空间大小，还有一些其他的数据用来进行一些完整性的检查，假如一个简单的头部指针包含了如下东西：

typedef struct header_t{int size;int magic;
}header_t;

那么头部指针的具体内容大概如下所示：

而用户在进行释放时，库会通过一些简单的指针运算得到头部指针的位置：

void free(void* ptr){header_t *hptr=(void*)ptr - sizeof(header_t);
}

获得头部指针后，程序先检查下是否符合逾期的值，然后简单地运算下得出要释放的空间大小，进行内存释放。值得注意的是实际释放的空间是头部指针的大小+分配给用户使用的空间大小，而不是单纯地释放用户使用的那点内存空间。