在分配的内存上*不*使用free（）可以吗？

Question

我在学计算机工程，我有一些电子课程。我从我的两位教授（这些课程）那里听说，可以避免使用free（）函数（在malloc（）、calloc（）等之后），因为分配的内存空间可能不会再次用于分配其他内存。也就是说，例如，如果您分配4个字节，然后释放它们，您将有4个字节的空间，可能不会再次分配：您将有一个洞。

我认为这太疯狂了：你不可能有一个在堆上分配内存而不释放内存的非玩具程序。但是我没有知识来解释为什么它如此重要，对于每一个malloc（）必须有一个免费的。

那么：在任何情况下，使用malloc（）而不使用free（）是否合适？如果没有，我如何向我的教授解释？

Answer 1

这完全是胡说八道，例如malloc有许多不同的实现，有些人试图让堆更高效，比如Doug Lea的或这个。

Answer 2

其他答案已经很好地解释了，malloc（）和free（）的实际实现确实会将（defragment）漏洞合并成更大的空闲块。但即使不是这样，放弃免费也是个坏主意。

问题是，您的程序刚刚分配了（并且想要释放）这4个字节的内存。如果它要长时间运行，很可能只需要再次分配4个字节的内存。因此，即使这4个字节永远不会合并成一个更大的连续空间，它们仍然可以被程序本身重用。

Answer 3

简单：只需阅读几乎任何半严肃的malloc（）/free（）实现的源代码。这里，我指的是处理调用工作的实际内存管理器。这可能在运行时库、虚拟机或操作系统中。当然，代码在所有情况下都不一样。

通过将相邻的孔连接到更大的孔中，确保内存不被碎片化是非常常见的。更严格的分配器使用更严格的技术来确保这一点。

因此，假设您进行了三次分配和取消分配，并将块按以下顺序排列在内存中：

+-+-+-+
|A|B|C|
+-+-+-+

个人分配的规模无关紧要。然后释放第一个和最后一个，A和C：

+-+-+-+
| |B| |
+-+-+-+

当您最终释放B时，您（最初，至少在理论上）最终会得到：

+-+-+-+
| | | |
+-+-+-+

它可以被分解成

+-+-+-+
|     |
+-+-+-+

即单个较大的空闲块，没有剩余碎片。

参考文献，根据要求：

• 尝试读取dlmalloc的代码。我更先进，是一个全面的生产质量实施
• 即使在嵌入式应用程序中，也可以使用碎片化实现。例如，请参见heap4上的这些注释。cFreeRTOS中的代码