# free

{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}

## Ücretsiz Sipariş Özeti <a href="#libc_free" id="libc_free"></a>

(Bu özet içinde kontroller açıklanmamıştır ve bazı durumlar kısalık için atlanmıştır)

1. Eğer adres null ise hiçbir şey yapmayın
2. Eğer parça mmaped ise, mummap yapın ve bitirin
3. `_int_free` çağırın:
   1. Mümkünse, parçayı tcache'e ekleyin
   2. Mümkünse, parçayı fast bin'e ekleyin
   3. Gerekirse parçayı birleştirmek için `_int_free_merge_chunk` çağırın ve bunu sıralanmamış listeye ekleyin

## \_\_libc_free <a href="#libc_free" id="libc_free"></a>

`Free` `__libc_free` çağırır.

- Geçilen adres Null (0) ise hiçbir şey yapmayın.
- Pointer etiketini kontrol edin
- Eğer parça `mmaped` ise, `mummap` yapın ve hepsi bu
- Değilse, rengi ekleyin ve üzerinde `_int_free` çağırın

<details>

<summary>__lib_free kodu</summary>
```c
void
__libc_free (void *mem)
{
mstate ar_ptr;
mchunkptr p;                          /* chunk corresponding to mem */

if (mem == 0)                              /* free(0) has no effect */
return;

/* Quickly check that the freed pointer matches the tag for the memory.
This gives a useful double-free detection.  */
if (__glibc_unlikely (mtag_enabled))
*(volatile char *)mem;

int err = errno;

p = mem2chunk (mem);

if (chunk_is_mmapped (p))                       /* release mmapped memory. */
{
/* See if the dynamic brk/mmap threshold needs adjusting.
Dumped fake mmapped chunks do not affect the threshold.  */
if (!mp_.no_dyn_threshold
&& chunksize_nomask (p) > mp_.mmap_threshold
&& chunksize_nomask (p) <= DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MAX)
{
mp_.mmap_threshold = chunksize (p);
mp_.trim_threshold = 2 * mp_.mmap_threshold;
LIBC_PROBE (memory_mallopt_free_dyn_thresholds, 2,
mp_.mmap_threshold, mp_.trim_threshold);
}
munmap_chunk (p);
}
else
{
MAYBE_INIT_TCACHE ();

/* Mark the chunk as belonging to the library again.  */
(void)tag_region (chunk2mem (p), memsize (p));

ar_ptr = arena_for_chunk (p);
_int_free (ar_ptr, p, 0);
}

__set_errno (err);
}
libc_hidden_def (__libc_free)
```
</details>

## \_int_free <a href="#int_free" id="int_free"></a>

### \_int_free başlangıcı <a href="#int_free" id="int_free"></a>

Bazı kontrollerle başlar, bunlar:

- **pointer**'ın **hizalanmış** olduğundan emin olmak, aksi takdirde hata `free(): invalid pointer` tetiklenir
- **boyut**un minimumdan az olmadığından ve **boyut**un da **hizalanmış** olduğundan emin olmak, aksi takdirde hata: `free(): invalid size` tetiklenir

<details>

<summary>_int_free başlangıcı</summary>
```c
// From https://github.com/bminor/glibc/blob/f942a732d37a96217ef828116ebe64a644db18d7/malloc/malloc.c#L4493C1-L4513C28

#define aligned_OK(m) (((unsigned long) (m) &MALLOC_ALIGN_MASK) == 0)

static void
_int_free (mstate av, mchunkptr p, int have_lock)
{
INTERNAL_SIZE_T size;        /* its size */
mfastbinptr *fb;             /* associated fastbin */

size = chunksize (p);

/* Little security check which won't hurt performance: the
allocator never wraps around at the end of the address space.
Therefore we can exclude some size values which might appear
here by accident or by "design" from some intruder.  */
if (__builtin_expect ((uintptr_t) p > (uintptr_t) -size, 0)
|| __builtin_expect (misaligned_chunk (p), 0))
malloc_printerr ("free(): invalid pointer");
/* We know that each chunk is at least MINSIZE bytes in size or a
multiple of MALLOC_ALIGNMENT.  */
if (__glibc_unlikely (size < MINSIZE || !aligned_OK (size)))
malloc_printerr ("free(): invalid size");

check_inuse_chunk(av, p);
```
</details>

### \_int_free tcache <a href="#int_free" id="int_free"></a>

Öncelikle bu parçayı ilgili tcache'de tahsis etmeye çalışacaktır. Ancak, bazı kontroller önceden yapılır. Serbest bırakılan parçanın aynı indeksindeki tcache'deki tüm parçaları döngüye alır ve:

- Eğer `mp_.tcache_count`'dan daha fazla giriş varsa: `free(): tcache'de çok fazla parça tespit edildi`
- Eğer giriş hizalanmamışsa: `free(): tcache 2'de hizalanmamış parça tespit edildi`
- Eğer serbest bırakılan parça zaten serbest bırakıldıysa ve tcache'de parça olarak mevcutsa: `free(): tcache 2'de çift serbest bırakma tespit edildi`

Her şey yolunda giderse, parça tcache'e eklenir ve fonksiyon geri döner.

<details>

<summary>_int_free tcache</summary>
```c
// From https://github.com/bminor/glibc/blob/f942a732d37a96217ef828116ebe64a644db18d7/malloc/malloc.c#L4515C1-L4554C7
#if USE_TCACHE
{
size_t tc_idx = csize2tidx (size);
if (tcache != NULL && tc_idx < mp_.tcache_bins)
{
/* Check to see if it's already in the tcache.  */
tcache_entry *e = (tcache_entry *) chunk2mem (p);

/* This test succeeds on double free.  However, we don't 100%
trust it (it also matches random payload data at a 1 in
2^<size_t> chance), so verify it's not an unlikely
coincidence before aborting.  */
if (__glibc_unlikely (e->key == tcache_key))
{
tcache_entry *tmp;
size_t cnt = 0;
LIBC_PROBE (memory_tcache_double_free, 2, e, tc_idx);
for (tmp = tcache->entries[tc_idx];
tmp;
tmp = REVEAL_PTR (tmp->next), ++cnt)
{
if (cnt >= mp_.tcache_count)
malloc_printerr ("free(): too many chunks detected in tcache");
if (__glibc_unlikely (!aligned_OK (tmp)))
malloc_printerr ("free(): unaligned chunk detected in tcache 2");
if (tmp == e)
malloc_printerr ("free(): double free detected in tcache 2");
/* If we get here, it was a coincidence.  We've wasted a
few cycles, but don't abort.  */
}
}

if (tcache->counts[tc_idx] < mp_.tcache_count)
{
tcache_put (p, tc_idx);
return;
}
}
}
#endif
```
</details>

### \_int_free fast bin <a href="#int_free" id="int_free"></a>

Öncelikle boyutun fast bin için uygun olup olmadığını kontrol edin ve onu üst chunk'a yakın bir şekilde ayarlamanın mümkün olup olmadığını kontrol edin.

Ardından, bazı kontroller yaparken serbest bırakılan chunk'ı fast bin'in en üstüne ekleyin:

- Eğer chunk'ın boyutu geçersizse (çok büyük veya küçük) tetikleyin: `free(): invalid next size (fast)`
- Eğer eklenen chunk zaten fast bin'in en üstündeyse: `double free or corruption (fasttop)`
- Eğer en üstteki chunk'ın boyutu, eklediğimiz chunk'ın boyutundan farklıysa: `invalid fastbin entry (free)`

<details>

<summary>_int_free Fast Bin</summary>
```c
// From https://github.com/bminor/glibc/blob/f942a732d37a96217ef828116ebe64a644db18d7/malloc/malloc.c#L4556C2-L4631C4

/*
If eligible, place chunk on a fastbin so it can be found
and used quickly in malloc.
*/

if ((unsigned long)(size) <= (unsigned long)(get_max_fast ())

#if TRIM_FASTBINS
/*
If TRIM_FASTBINS set, don't place chunks
bordering top into fastbins
*/
&& (chunk_at_offset(p, size) != av->top)
#endif
) {

if (__builtin_expect (chunksize_nomask (chunk_at_offset (p, size))
<= CHUNK_HDR_SZ, 0)
|| __builtin_expect (chunksize (chunk_at_offset (p, size))
>= av->system_mem, 0))
{
bool fail = true;
/* We might not have a lock at this point and concurrent modifications
of system_mem might result in a false positive.  Redo the test after
getting the lock.  */
if (!have_lock)
{
__libc_lock_lock (av->mutex);
fail = (chunksize_nomask (chunk_at_offset (p, size)) <= CHUNK_HDR_SZ
|| chunksize (chunk_at_offset (p, size)) >= av->system_mem);
__libc_lock_unlock (av->mutex);
}

if (fail)
malloc_printerr ("free(): invalid next size (fast)");
}

free_perturb (chunk2mem(p), size - CHUNK_HDR_SZ);

atomic_store_relaxed (&av->have_fastchunks, true);
unsigned int idx = fastbin_index(size);
fb = &fastbin (av, idx);

/* Atomically link P to its fastbin: P->FD = *FB; *FB = P;  */
mchunkptr old = *fb, old2;

if (SINGLE_THREAD_P)
{
/* Check that the top of the bin is not the record we are going to
add (i.e., double free).  */
if (__builtin_expect (old == p, 0))
malloc_printerr ("double free or corruption (fasttop)");
p->fd = PROTECT_PTR (&p->fd, old);
*fb = p;
}
else
do
{
/* Check that the top of the bin is not the record we are going to
add (i.e., double free).  */
if (__builtin_expect (old == p, 0))
malloc_printerr ("double free or corruption (fasttop)");
old2 = old;
p->fd = PROTECT_PTR (&p->fd, old);
}
while ((old = catomic_compare_and_exchange_val_rel (fb, p, old2))
!= old2);

/* Check that size of fastbin chunk at the top is the same as
size of the chunk that we are adding.  We can dereference OLD
only if we have the lock, otherwise it might have already been
allocated again.  */
if (have_lock && old != NULL
&& __builtin_expect (fastbin_index (chunksize (old)) != idx, 0))
malloc_printerr ("invalid fastbin entry (free)");
}
```
</details>

### \_int_free finale <a href="#int_free" id="int_free"></a>

Eğer parça henüz herhangi bir kutuda tahsis edilmemişse, `_int_free_merge_chunk` çağrısını yapın.

<details>

<summary>_int_free finale</summary>
```c
/*
Consolidate other non-mmapped chunks as they arrive.
*/

else if (!chunk_is_mmapped(p)) {

/* If we're single-threaded, don't lock the arena.  */
if (SINGLE_THREAD_P)
have_lock = true;

if (!have_lock)
__libc_lock_lock (av->mutex);

_int_free_merge_chunk (av, p, size);

if (!have_lock)
__libc_lock_unlock (av->mutex);
}
/*
If the chunk was allocated via mmap, release via munmap().
*/

else {
munmap_chunk (p);
}
}
```
</details>

## \_int_free_merge_chunk

Bu fonksiyon, P parçasını SIZE bayt ile komşularıyla birleştirmeye çalışacaktır. Ortaya çıkan parçayı sıralanmamış kutu listesine koyar.

Bazı kontroller yapılır:

- Eğer parça üst parça ise: `double free or corruption (top)`
- Eğer bir sonraki parça arenanın sınırlarının dışındaysa: `double free or corruption (out)`
- Eğer parça kullanılmıyor olarak işaretlenmemişse (sonraki parçanın `prev_inuse`'unda): `double free or corruption (!prev)`
- Eğer bir sonraki parçanın boyutu çok küçük veya çok büyükse: `free(): invalid next size (normal)`
- Eğer önceki parça kullanılmıyorsa, birleştirmeye çalışacaktır. Ancak, eğer prev_size, önceki parçadaki belirtilen boyuttan farklıysa: `corrupted size vs. prev_size while consolidating`

<details>

<summary>_int_free_merge_chunk code</summary>
```c
// From https://github.com/bminor/glibc/blob/f942a732d37a96217ef828116ebe64a644db18d7/malloc/malloc.c#L4660C1-L4702C2

/* Try to merge chunk P of SIZE bytes with its neighbors.  Put the
resulting chunk on the appropriate bin list.  P must not be on a
bin list yet, and it can be in use.  */
static void
_int_free_merge_chunk (mstate av, mchunkptr p, INTERNAL_SIZE_T size)
{
mchunkptr nextchunk = chunk_at_offset(p, size);

/* Lightweight tests: check whether the block is already the
top block.  */
if (__glibc_unlikely (p == av->top))
malloc_printerr ("double free or corruption (top)");
/* Or whether the next chunk is beyond the boundaries of the arena.  */
if (__builtin_expect (contiguous (av)
&& (char *) nextchunk
>= ((char *) av->top + chunksize(av->top)), 0))
malloc_printerr ("double free or corruption (out)");
/* Or whether the block is actually not marked used.  */
if (__glibc_unlikely (!prev_inuse(nextchunk)))
malloc_printerr ("double free or corruption (!prev)");

INTERNAL_SIZE_T nextsize = chunksize(nextchunk);
if (__builtin_expect (chunksize_nomask (nextchunk) <= CHUNK_HDR_SZ, 0)
|| __builtin_expect (nextsize >= av->system_mem, 0))
malloc_printerr ("free(): invalid next size (normal)");

free_perturb (chunk2mem(p), size - CHUNK_HDR_SZ);

/* Consolidate backward.  */
if (!prev_inuse(p))
{
INTERNAL_SIZE_T prevsize = prev_size (p);
size += prevsize;
p = chunk_at_offset(p, -((long) prevsize));
if (__glibc_unlikely (chunksize(p) != prevsize))
malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size while consolidating");
unlink_chunk (av, p);
}

/* Write the chunk header, maybe after merging with the following chunk.  */
size = _int_free_create_chunk (av, p, size, nextchunk, nextsize);
_int_free_maybe_consolidate (av, size);
}
```
</details>

{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}