终止程序是否以与 free() 相同的方式回收内存？

I saw 这个答案 https://stackoverflow.com/a/6347182/8183900关于堆栈溢出问题，该问题表明在 C 程序的最后释放内存实际上是有害的，因为它将不会再次使用的变量移动到系统内存中。

我很困惑为什么 C 中的 free() 方法会做与操作系统在程序结束时回收堆不同的事情。

有谁知道 free() 和终止在内存管理方面是否存在真正的区别，如果有的话操作系统如何不同地对待这两者？

e.g.

这两个短节目之间会发生什么不同的事情吗？

void main() {
    int* mem = malloc(1);
    return 0;
}

void main() {
    int* mem = malloc(1);
    free(mem);
    return 0;
}

不，终止程序，就像exit or abort，不会以与free. Using free当操作系统丢弃由malloc and free.

exit有一些复杂性，因为它不会立即终止程序。现在，我们只考虑立即终止程序的影响，稍后再考虑并发症。

In a general-purpose multi-user operating system, when a process is terminated, the operating system releases the memory it was using to make it available for other purposes.¹ In large part, this simply means the operating system does some accounting operations.

相反，当您调用free，程序内的软件运行，它必须查找您正在释放的内存的大小，然后将有关该内存的信息插入到它正在维护的内存池中。可能有数千或数万（或更多）此类分配。释放所有数据的程序可能必须执行数千次调用free。然而，最终，当程序退出时，所产生的所有变化free将会消失，因为操作系统将丢弃有关该内存池的所有数据 - 所有数据都位于操作系统不保留的内存页中。

所以，在这方面，您链接到的答案 https://stackoverflow.com/a/6347182/8183900是正确的，调用free是一种浪费。而且，正如它所指出的，需要遍历程序中的所有数据结构来获取其中的指针，以便可以释放它们指向的内存，这会导致所有这些数据结构在被换出时被读入内存到磁盘。对于大型程序，可能需要大量的时间和其他资源。

另一方面，尚不清楚是否可以轻松避免多次调用free。这是因为释放内存并不是终止程序必须清理的唯一事情。程序可能想要将最终数据写入文件或将最终消息发送到网络连接。此外，程序可能没有直接建立所有这些上下文。大多数大型程序都依赖于软件层，每个软件包可能都建立了自己的上下文，并且通常没有提供任何方式来告诉其他软件“我想现在退出。完成有价值的上下文，但跳过所有内存释放。”因此，所有所需的清理任务可能与空闲内存任务交织在一起，并且可能没有好方法来理清它们。

通常应编写软件，以便在程序突然中止时不会发生任何可怕的情况（因为这种情况可能是由于断电而发生的，而不仅仅是故意的用户操作）。但即使程序可能能够容忍中止，优雅退出仍然有价值。

回到exit，调用 Cexit例程不会立即退出程序。退出处理程序（注册为atexit) 被调用，流缓冲区被刷新，流被关闭。您调用的任何软件库可能已经设置了自己的退出处理程序，以便它们可以在程序退出时完成。因此，如果您想确保程序中使用的库没有调用free当你结束程序时，你必须调用abort, not exit。但通常更喜欢优雅地结束程序，而不是中止。呼唤abort不会调用退出处理程序、刷新流、关闭流或执行其他结束代码exit确实——当程序调用时数据可能会丢失abort.

Footnote

¹ Releasing memory does not mean it is immediately available for other purposes. The specific result of this depends on each page of memory. For example:

• 如果内存与其他进程共享，则它们仍然需要该内存，因此释放此进程使用的内存只会减少使用该内存的进程数量。它不能立即用于任何其他用途。
• 如果内存未被任何其他进程使用，但包含从磁盘上的文件映射的数据，则操作系统可能会在需要时将其标记为可用，但暂时将其保留。这是因为您可能会再次运行相同的程序，如果数据仍在内存中就好了，那么为什么不将其保留在原处以防万一呢？这些数据甚至可能被使用同一文件的不同程序使用。 （例如，许多程序可能使用相同的共享库。）
• 如果内存没有被任何其他进程使用，并且只是被程序用作工作区，而不是从文件映射，那么系统可能会将其标记为立即可用，并且不包含任何有用的内容。