Что происходит с динамической памятью при взаимодействии программ на C и C++?

При взаимодействии программ на C и C++ с динамической памятью:

1. Выделение в C, освобождение в C++: Память, выделенная в C с помощью malloc, calloc, realloc, должна быть освобождена в C++ с помощью free. Нельзя использовать delete или delete[], так как они работают с механизмами выделения памяти, используемыми new и new[].

   // C++ код
   extern "C" { // Объявляем функцию как C-функцию
       void* c_malloc(size_t size);
   }
   
   void* ptr_c = c_malloc(100); // Выделено в C
   free(ptr_c); // Освобождено в C++ с помощью free
   // delete ptr_c; // ОШИБКА!
   

   // C код
   #include <stdlib.h>
   
   void* c_malloc(size_t size) {
       return malloc(size);
   }
   

2. Выделение в C++, освобождение в C: Память, выделенная в C++ с помощью new или new[], должна быть освобождена в C++ с помощью delete или delete[]. Нельзя использовать free в C. new и new[] могут выполнять дополнительные действия (например, вызывать конструкторы), которые free не знает, как обрабатывать.

   // C++ код
   extern "C" { // Объявляем функцию как C-функцию
       void process_memory(void* ptr_cpp);
   }
   
   int* ptr_cpp = new int[10]; // Выделено в C++
   process_memory(ptr_cpp); // Передано в C
   delete[] ptr_cpp; // Освобождено в C++ с помощью delete[]
   

   // C код
   #include <stdio.h> // Только для примера вывода
   
   void process_memory(void* ptr_cpp) {
       // Чтение или запись данных в память
       // Не пытаемся освободить здесь!
       printf("Processing memory...\n");
   }
   

3. Передача владения: Если один язык выделяет память и передает ее другому языку для последующего освобождения, необходимо четко определить, какой язык ответственен за освобождение и какой механизм используется. Как правило, предпочтительнее, чтобы память освобождалась тем же механизмом, которым ее выделяли, в пределах одного языка.

Проблема возникает из-за различий в механизмах выделения и освобождения памяти между C (malloc/free) и C++ (new/delete). new и delete в C++ могут быть перегружены, работать с конструкторами/деструкторами и аллокаторами, чего нет в стандартном C. Использование несогласованных пар может привести к утечкам памяти, повреждению кучи или неопределенному поведению.

Рекомендуется создавать общие функции-обертки на одном из языков, которые будут выполнять выделение и освобождение памяти, используемые обоими языками.