リストのコードでfree()関数がよくわからない

Question

自己参照構造体を使ったリスト処理コードでfree()関数のところが
よく理解できないので、おしえてください。
void free_list(struct list *p)でどうしてp2を定義するのか。
p2 = p->next;をどうして保存するのか。保存したp->nextをどうしてｐに
設定しなおしているのか。この関数自体がなぜこんなことをしているのか分かりません。
自分ではp2はpをフリーする前に保存しておかないとfree(p);の後では
p = p2;が実行できないからだと思っています。

コード
#include <stdio.h> 
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

struct list {
	int key;				// キー 
	char name[20];		    // 名前 
	struct list *next;		// 次のデータへのポインタ 
};

struct list *add_list(int key, char *name, struct list *head);
void show_list(struct list *p);
void free_list(struct list *p);

int main(void)
{
	struct list *head;		// 先頭ポインタ 
	char name[20];
	int key = 0;
	
	head = NULL;			// 先頭ポインタにNULLを設定 
	
	printf("キーと名前（MAX:19文字）を入力（終了:CTRL+Z）\n");
	
	while (scanf("%d %s", &key, name) != EOF) {
		head = add_list(key, name, head);	// リストにデータを登録 
	}
	show_list(head);		// リストの表示 
	
	free_list(head);		// リストの開放 

	return 0;
}

// リストにデータを登録 
struct list *add_list(int key, char *name, struct list *head)
{
	struct list *p;
	
	// 記憶領域の確保 
	if ((p = (struct list *) malloc(sizeof(struct list))) == NULL) {
		printf("malloc error\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	
	// リストにデータを登録 
	p->key = key;
	strcpy(p->name, name);
	
	// ポインタのつなぎ換え 
	p->next = head;		
	// 今までの先頭ポインタを次ポインタに 
	// 新しいデータの次のポインタに headのアドレスをつなぐ。
	// p->nextが次を指すようにする。新たな領域を先頭ポインタに
	head = p;			
	// 新たな領域を先頭ポインタに 
	// headにpのアドレスを代入してpを先頭ポインタにする。
	// 先頭ポインタ(head)新しくなったNODEに沿って移動していく
	return head;
	// 最後に代入されたデータがheadになるのでそのアドレスを返す。
	
}

// リストの表示 
void show_list(struct list *p)
{
	while (p != NULL) {	// 次ポインタがNULLまで処理 
		printf("%3d %s\n", p->key, p->name);
		p = p->next;
	}
}

//リストの開放 
void free_list(struct list *p)
{
	struct list *p2;

	while (p != NULL) {     // 次ポインタがNULLまで処理 
		p2 = p->next;
		free(p);
		p = p2;
	}
}

Answer 1

free(p)するとpにあるデータが読めないのでp->nextができなくなります。
一般的に、free(p)するとp=～を実行するまでpの使用ができなくなると覚えておくといいかと。

// pは一つのリストの先頭の要素のメモリー上の位置を表す
// 位置pから始まるリストを捨てる関数
void free_list(struct list *p)
{
	// p2は一つのリストの次の要素の位置のバックアップを表す
	struct list *p2;

	// 先頭の要素の位置pがNULLでない間、以下の処理を繰り返す
	while (p != NULL) {
		// 位置pにある要素から次の要素の位置をコピーしてp2に保存しておく
		// (先頭の要素が最後の要素の時は次の要素の位置としてNULLがコピーされる)
		p2 = p->next;
		// 位置pにある要素を捨てる
		free(p);
		// 先頭の要素の位置pへ取っておいた次の要素の位置p2をコピーする
		p = p2;
	}
}

Comments

[退会済みユーザー]

早速回答していただきありがとうございます。先頭アドレスを次のデータにするために保存しておくためでいいですか。リストが辿れなくなるからですよね。

[shsh_]

違います。

free(p)をしてポインタpが指すメモリを解法した後は、そのメモリの内容は不定になるため、読み書きすべきではないからです。
```C
/* 警告：このコードは間違い */
free(p);
p = p->next; /* ポインタpが指す解放済みのメモリにあるp->nextを読んでいる */
```
上記のようなコードを書いてしまうと、大抵の場合は問題なく動くのにときどき予想しない動きをする、という厄介なバグの原因となります。

[退会済みユーザー]

ありがとうございます。void free_list(struct list *p)はいらなくて、free(p);だけでいいのですか。

[colonq]

そうじゃないです。free_listは必要です。
例え話にすると右手p左手p2として

p2 = p->next;
free(p);
p = p2;
「右手の上に書かれた住所に行って、そこにある手紙に書かれた住所を左手の上に書け」
「右手の上に書かれた住所に行って、そこを爆破せよ」
「左手の上に書かれた住所を右手の上に書け」

って脅迫電話がエンドレスリピートでかかってくるので、言われた通りに爆破して回ってる状況だからどうしても右手と左手でポインタが２つ必要なんですよ。

free(p);
p = p->next;
「右手の上に書かれた住所に行って、そこを爆破せよ」
「右手の上に書かれた住所に行って、そこにある手紙に書かれた住所を右手の上に書け」

これだと既に手紙は爆破されてなくなっているので無理でしょうと。

[退会済みユーザー]

ありがとうございます。あとで検討します。とりあえずお礼まで。

[退会済みユーザー]

ありがとうございました。分かりました。