c - 释放分配给 char* (由 `malloc` 分配)的 int* 是否会调用未定义的行为？

Question

标题可能令人困惑。假设 str 是一个由 malloc 分配的指针。 ptr，类型为 int*，被分配给它并被释放，如下面的代码片段所示:

char* str = malloc(64);
int* ptr = str;

free(ptr);

我试图编译上面的代码。它只是给出一个警告:

source_file.c: In function ‘main’:
source_file.c:10:16: warning: initialization from incompatible pointer type
     int* ptr = str;
                ^

上面的代码是否调用了未定义的行为？
上面的代码片段是否释放了 malloc 为 str 分配的内存？

Answer 1

Does the above code invoke Undefined Behavior?

视情况而定。

来自 C11 草案 6.3.2.3/7:

A pointer to an object type may be converted to a pointer to a different object type. If the resulting pointer is not correctly aligned) for the referenced type, the behavior is undefined.

由于 char 的对齐方式可能与 int 不同，这可能限制较少，将 char * pc 分配给int * pi 可能会导致 pi 未对齐。

但是对于 OP 给出的具体示例:

char * pc = malloc(64);
int * pi = pc;

行为将被定义为(参见 Alter Mann 的 comment)malloc() 保证返回正确对齐的内存块。

来自 C11 草案 7.22.3:

The pointer returned [by aligned_alloc, calloc, malloc, and realloc] if the allocation succeeds is suitably aligned so that it may be assigned to a pointer to any type of object with a fundamental alignment requirement ...

会由于未对齐而导致未定义行为的示例是:

char * pc = malloc(64);
int * pi = pc + 1;

---

Does the above code snippet free the memory allocated by malloc for str?

如果以前的分配会引入未定义的行为，这个问题是无关紧要的，因为已经调用了 UB 可能会发生任何事情。

如果之前的赋值不会调用 UB，那么对 free() 的调用将完美地释放所引用的内存块，因为将指针值从 int 转换回* 到 void *，最初由 malloc() 提供，定义明确。

来自 C11 草案 6.3.2.3/7(续):

Otherwise, when converted back again, the result shall compare equal to the original pointer

和

来自 C11 草案 6.3.2.3/1:

A pointer to void may be converted to or from a pointer to any object type. A pointer to any object type may be converted to a pointer to void and back again; the result shall compare equal to the original pointer