调用free(arr2)触发'munmap_chunk(): invalid pointer'错误求助

问题场景 #

使用命令gcc -g -std=c99 src.c编译以下代码：

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

void fill(int* arr, int len, int val) {
    for (int i = 0; i < len; ++i) arr[i] = val;
}

int main()
{
    printf("Hello World\n");
    int *p1, *p2;
    int *arr1 = malloc (sizeof(int) * 10);
    int *arr2 = malloc (sizeof(int) * 10);
    printf("BEFORE======================\narr1=%p, arr2=%p\n", arr1,arr2);
    fill(arr1, 10, 17);
    fill(arr2, 10, 23);
    p1 = &arr1[9];
    p2 = &arr2[9];
    printf("values at addresses %p, %p are respectively: %d, %d\n", p1, p2, *p1, *p2);
    arr1 = realloc(arr1, 200);
    arr2 = realloc(arr2, 200);
    printf("AFTER======================\narr1=%p, arr2=%p\n", arr1,arr2);
    fill(arr1, 200, 239);
    fill(arr2, 200, 347);
    printf("values at addresses %p, %p are respectively: %d, %d\n", p1, p2, *p1, *p2);
    p1 = &arr1[99];
    p2 = &arr2[99];
    printf("values at addresses %p, %p are respectively: %d, %d\n", p1, p2, *p1, *p2);
    free(arr2);
    free(arr1);
    
    return 0;
}

运行程序时，调用free(arr2)崩溃，报错munmap_chunk(): invalid pointer，内存转储显示重分配后数组内存疑似重叠。

问题原因 #

1. realloc内存大小参数错误：
   realloc(arr1, 200)和realloc(arr2, 200)中的200是字节数，但后续调用fill(arr1, 200, 239)时，是按200个int元素来填充的。假设int占4字节，200个int需要200*4=800字节内存，但realloc只分配了200字节，导致缓冲区溢出，直接破坏了堆内存的管理结构，最终触发free时的指针有效性检查错误。

2. 悬空指针访问的未定义行为：
   realloc可能会将内存块移动到新的地址空间，此时p1、p2仍指向原内存地址，后续对*p1、*p2的访问属于访问悬空指针，这会进一步加剧堆内存的损坏，增加程序崩溃的概率。

解决方案 #

1. 修正realloc的内存大小计算：
   明确按元素个数计算所需内存，将realloc的参数改为sizeof(int)*200，确保分配的内存能容纳200个int元素：

   arr1 = realloc(arr1, sizeof(int)*200);
   arr2 = realloc(arr2, sizeof(int)*200);
   

2. 避免使用悬空指针：
   realloc执行后，若原内存地址被移动，之前保存的指针（如p1、p2）立即失效，不要继续使用这些指针访问内存。如果需要访问新内存中的元素，应重新获取地址：

   // realloc之后重新获取指针
   p1 = &arr1[9];
   p2 = &arr2[9];
   

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Abhijeet Mohapatra