C言語にて一度、mallocで確保したメモリサイズを縮小した際、縮小されない？

reallocでメモリ領域を縮小して成功した場合やfreeでメモリを解放した場合、その解放した領域について0になるなどのメモリクリアのような動作が行われるわけではありません。メモリ領域の開放というのは「もうその領域は使いません」と宣言するだけです。その後のmalloc等でその領域が再利用される場合もあれば、ずっと使われない場合もあり得ます。また、アプリ上の仮想メモリとして物理メモリ上に割り当てられていたその領域をOS側が実際に回収するタイミング(物理メモリ上のデータが消えるタイミング)もいつになるかは予測不可能です。物理メモリに余裕があればずっと回収されない可能性もありますし、他アプリに物理メモリが必要なってすぐに回収されるかも知れません。

ということで、temp_str = realloc(php.str, re_size * sizeof(char) + 1);で31バイト(+1しているため30バイトではありません)にしていますが、このとき、temp_strとphp.strが同じままになっている場合があります。その場合でも、temp_strへの32バイト目以降については「もうその領域は使いません」と宣言している状態です。データはそのまま残っている場合もあれば、既にOSが回収していたり、その後のmalloc等で再利用されている場合もあります。そして、その領域にアクセスした場合にどのような動作が行われるかは未定義です。元のデータがそのまま取得できる場合もあれば、0になっている場合や、全く別の値になっている場合や、メモリアクセス違反でアプリが落ちる場合もあります。これを制御する方法はありません。

そして最後に、printf("%s", php.str);ですが、これは、php.strについて\0になるまで文字を出力することになります。そして、mallocで確保された領域がは0になっている(メモリクリアされている)かは保証されなません。つまり、コードには\0をphp.strでアクセスできる文字列に書き込んでいる所がありません。ですので、メモリ状態によってはどんな出力になるのかが全く予測できない物になります。

とにかく、malloc等について、その動作をよく理解してください。かいつまんで、勘違いしそうな所を下記に抜き出します。

malloc

• 指定されたサイズのメモリ領域を確保する。成功すればポインタ、失敗すればNULLを返す。
• 確保されたメモリ領域がどのような状態になっているかは不明。0で埋められている場合もあれば、何かの値が入っている場合もある。

calloc

• 指定されたサイズのメモリ領域を確保する。成功すればポインタ、失敗すればNULLを返す。
• 確保されたメモリ領域は必ず0埋めされている。(この動作がmallocとは大きく異なる)

realloc

• 指定されたポインタ(malloc、calloc、reallocで確保された領域で無ければならない)のメモリ領域を指定のサイズに変更する。 成功すればポインタ、失敗すればNULLを返す。ただし、NULLを指定した場合はmallocと同じ動作になる。
• ポインタが変更される場合は、古いメモリ領域のデータは新しいメモリ領域にコピーされる。古い領域は解放される(freeされたのと同じ)。ポインタが変更されない場合は、そのまあ拡張または縮小される。
• サイズが大きくなる場合、拡張された領域がどのような状態になっているかは不明。0で埋められている場合もあれば、何かの値が入っている場合もある(mallocと同じ動作)。
• サイズが小さくなる場合、元々あった領域は解放される(freeと同じ動作)。

free

• 指定されたポインタ(malloc、calloc、reallocで確保された領域で無ければならない)のメモリ領域を解放する。 ただし、NULLを指定した場合は何もしない(エラーにもならない)。
• 解放された領域をアクセスした場合の動作は未定義。元データの場合もあれば、0になっている場合もあるし、別のデータがある場合もあるし、エラーになる場合もある。
• 解放された領域のデータはそのまま残っている場合もあれば、0になっている場合もあるし、別のデータがある場合もある。OS側が回収するタイミングなどを操作することはできない。
• 解放済みのポインタを再度解放した場合の動作は未定義。
• reallocで解放されたメモリ領域も同様の動作になる。
• malloc、calloc、realloc等でのメモリ確保で、解放済みのメモリ領域を再利用する場合がある。その場合、データが残っている場合がある(残っていない場合もある)。

他の方々が指摘されている通り、この場合realloc()は同じアドレスを返しているのです。よって、realloc()する前に読み込んだデータがそのまま残っているのは、むしろ当然の事です。他の方々が仰るように、そうした振る舞いは不当ではありません。

同じアドレスが返ることは簡単に確認できます。ファイルから読み込む必要は、特にありません。貴方も試してみてください。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <assert.h>

#define LARGE  1000000
#define SMALL  30

int main(void)
{
    char *str1, *str2;

    str1 = malloc(LARGE);
    assert(str1 != NULL);    // just in case
    printf("%p for %d bytes\n", str1, LARGE);
    printf("気が変わったので確保したメモリを縮小させる\n");
    str2 = realloc(str1, SMALL);
    printf("%p for %d bytes\n", str2, SMALL);
    return 0;
}

手元のgcc 5.4.0, Ubuntu 16.04 64bitで試すと、こう表示しました。

0x7f4f5fb1c010: for 1000000 bytes
気が変わったので確保したメモリを縮小させる
0x7f4f5fb1c010: for 30 bytes

(1)でのメモリ確保量を100KBとかに一桁下げると正しく、reallocでメモリを縮小できているようです

実は貴方のプログラムで、100KBなら正しく縮小できた、と貴方が思われたであろう事象を私も見たので、LARGEの値を変えて試しました。

0x1ec4010 for 100000 bytes
気が変わったので確保したメモリを縮小させる
0x1ec4010 for 30 bytes

と、100KBでも同一のメモリアドレスを返しました。貴方の手元でも十中八九同じ結果になると思います。もうひとつ、1MBと100KBでは、取得できるメモリの領域が大きく異なることも見てとれる。
こうした振る舞いは、malloc(),realloc()等の、内部の実装に理由があります（ある程度は私にも見当がつく、というだけですがw）。恐らく貴方は、実装上の問題を解明したいのではなく、「メモリを縮小する」事の誤解を修正できれば十だと思います。それは他の方々の回答で十分理解できるはずですから、ここまでにしますが、Cライブラリのソースを調べたり、コンピュータやOSの仕組みを学ぶことが役に立つことも言っておきます。

C言語における realloc の挙動としては、たいていの場合

• サイズを増加させる場合は改めて別の領域を確保して渡す（後ろに拡張できる余地があればその限りではない）
• サイズを減少させる場合は（よほどのことが無い限り）同じ領域を返している

ではないかと思われます。（man malloc とかすると書かれてますが）
サイズを減少させる場合というのは単なる領域の端点をずらすだけで済みますから、わざわざ新しい領域を確保する理由がありません。ですから領域の先頭アドレスは変わらないでしょう。
この状態で領域にアクセスしたとして、サイズが小さくなっただけならデータ自体は消えてませんから（言うまでも無くメモリをクリアするのもコストがかかります）、そのまま「前のデータが見える」状態は普通にあり得ます。