C语言中如何正确释放特定分配方式的二维数组mat？

我在一道大学C语言旧考题里遇到了内存释放的问题，要释放名为mat的二维数组。我原本以为选项a是正确答案，但实际不是。已知这个二维数组是通过以下代码动态分配的：

double ** mat = 0;
mat = ( double** ) malloc( n * sizeof( double* ) );
if (0 == mat) {
       fprintf( stderr, "Eroare de alocare\n" );
       exit( EXIT_FAILURE );
}

*mat = ( double* ) malloc( n * n * sizeof( double ) );
if ( *mat == 0 ) {
       fprintf( stderr, "Eroare de alocare\n" );
       exit( EXIT_FAILURE );
}
for( i=1; i<n; ++i) {
       *( mat + i ) = *mat + i * n;
} 

请问以下哪个选项能正确释放该内存块？

• 选项a：

for( i=0; i<n; ++i ) {
        free( *( mat + i ) );
        *( mat + i ) = 0;
}
free( mat );
mat = 0;

• 选项b：

free( *mat );
*mat = 0;
for( i = 1; i<n; ++i ) {
        free( *( mat + i ) );
         *( mat + i ) = 0;
}
free( mat );
mat = 0;

• 选项c：

free( *mat );
*mat = 0;
free( mat );
mat = 0;

• 选项d：

free( mat );
mat = 0;

正确答案分析 #

先拆解内存分配逻辑：

1. 首先通过malloc分配了一块能存n个double*指针的内存，让mat指向这块内存。
2. 仅给*mat（即mat[0]）分配了一块n*n大小的double类型内存块。
3. mat[1]到mat[n-1]只是指向*mat内存块的偏移位置，没有单独调用malloc分配独立内存。

对应释放逻辑：

• 选项a：循环释放所有mat[i]，但mat[1]到mat[n-1]不是独立分配的内存块，重复释放会触发未定义行为，错误。
• 选项b：释放*mat后又释放mat[1]到mat[n-1]，属于重复释放无效指针，错误。
• 选项c：先释放唯一的double类型内存块（*mat指向的区域），再释放mat指向的指针数组，完全匹配分配逻辑，正确。
• 选项d：只释放指针数组，漏掉了*mat指向的大块内存，造成内存泄漏，错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xTitan