C语言对同一指针两次调用malloc分配内存会发生什么

示例代码 #

int main()
{
   int array[5] = {2, 5, 3, 10, 9}; 
   int *p = (int*) malloc (sizeof (int));

   *p = 5;

   if (-1)
   {  
      p = (int *)malloc(sizeof (int));
      *p=6;
   }

   array[0] = *p; 
   free(p);
   for (int i = 1; i < 5, i++)
       array[i] += array[0];
   return 0;
}

注：这段代码的for循环存在语法笔误，循环条件位置写了逗号表达式i < 5, i++，实际循环终止条件会以最右侧的i++返回值为准，会导致数组越界访问，正常写法应该把逗号改成分号，即for (int i = 1; i < 5; i++)。

问题解答 #

• 对同一指针重复调用malloc分配内存会产生什么运行结果？
  第一次调用malloc时会在堆上分配对应大小的内存，把这块内存的首地址存在指针p里。如果没有提前free这块内存，就直接把第二次malloc返回的新地址赋值给p，第一次分配的内存会直接丢失地址引用，造成内存泄漏——后续没有任何方式能找到这块内存的地址，也就没法主动释放，只能等程序退出后由操作系统回收。在这段代码里，只要进入if分支执行第二次malloc，第一次分配的int大小堆内存就会泄漏。
• 调用free释放该指针后会出现什么情况？
  free函数的入参必须是之前malloc/calloc/realloc返回的合法堆地址，不能传入野指针、已释放的指针地址。在这段代码里，不管有没有执行if分支的二次malloc，p存储的都是合法的malloc返回地址，因此free(p)本身是合法操作，会把p当前指向的堆内存标记为空闲状态，交还给堆管理器复用。
  要注意两个点：一是free不会自动把p置为NULL，free之后p就成为野指针，如果这时候再解引用*p读写内存，属于未定义行为，大概率触发段错误，也可能篡改堆管理数据造成隐蔽bug；二是这段代码里free之后操作的是栈上的array数组，没有再访问p指向的内存，因此free操作本身不会触发运行错误，但如果走了if分支，第一次malloc的内存泄漏问题仍然存在。
• 代码中的if(-1)条件何时成立、对应分支何时执行？
  C语言的逻辑判断规则是表达式值非0即为真，0即为假，-1是有符号整型的非0值，因此这个判断条件恒成立，只要程序执行到if语句位置，分支内的代码一定会执行，不存在跳过分支的情况。不要误以为只有正整数1代表逻辑真，所有正、负非0值在if判断中都等价于逻辑真。

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