为何无法在C中释放Python ctypes创建的内存？报错code=3221226356

问题重现 #

运行以下Python代码调用自定义DLL时，出现code=3221226356错误：

Python代码 #

import ctypes
import os

# Load the DLL
script_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
dll_path = os.path.join(script_dir, "test.dll")
funcs = ctypes.CDLL(dll_path)

funcs.free_arr.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int)]

ids = [1, 2, 3]
ids_arr = (ctypes.c_int * len(ids))(*ids)
funcs.free_arr(ids_arr)

对应的C代码 #

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

void free_arr(int* ids) {
    free(ids);
}

错误原因 #

(ctypes.c_int * len(ids))(*ids)创建的数组内存是Python解释器堆区分配的，并非通过C标准库的malloc/calloc函数分配。而C的free函数只能释放由C标准库分配的内存，直接释放Python管理的内存会破坏堆结构，触发堆损坏错误（code=3221226356对应Windows的STATUS_HEAP_CORRUPTION）。

Python是否会自动释放该数组 #

会。ids_arr是Python的ctypes数组对象，当它的引用计数归0时（比如变量被删除、代码块执行完毕），Python的垃圾回收机制会自动回收它占用的内存，无需手动调用C的free。

让C控制释放数组内存的正确方式 #

要让C负责内存生命周期，必须由C分配内存，再交给Python使用，最后由C释放：

修改后的C代码 #

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

// C端分配内存并复制数据
int* create_arr(int* data, int length) {
    int* arr = (int*)malloc(length * sizeof(int));
    if (arr == NULL) return NULL;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        arr[i] = data[i];
    }
    return arr;
}

// C端释放内存
void free_arr(int* ids) {
    free(ids);
}

修改后的Python代码 #

import ctypes
import os

# Load the DLL
script_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
dll_path = os.path.join(script_dir, "test.dll")
funcs = ctypes.CDLL(dll_path)

# 声明函数参数和返回值类型
funcs.create_arr.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int), ctypes.c_int]
funcs.create_arr.restype = ctypes.POINTER(ctypes.c_int)
funcs.free_arr.argtypes = [ctypes.POINTER(ctypes.c_int)]

ids = [1, 2, 3]
# 创建临时ctypes数组用于给C传递初始化数据
temp_arr = (ctypes.c_int * len(ids))(*ids)
# 调用C函数分配内存并复制数据
c_arr = funcs.create_arr(temp_arr, len(ids))

# 示例：使用C分配的数组
for i in range(len(ids)):
    print(f"元素{i}: {c_arr[i]}")

# 调用C函数释放内存
funcs.free_arr(c_arr)

这样内存的分配和释放都由C标准库管理，不会出现堆损坏问题。

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