free为什么知道申请的内存块大小？

简单来说，就是在malloc进行内存分配时会把内存大小分配地略大一点，多余的内存部分用于储存一些头部数据（这块内存块的信息），这块头部数据内就包括分配的内存的长度。

但是在返回指针的时候，malloc会将其往后移动，使得指针代表的是用户请求的内存块的起始地址。

头部数据占用的大小通常是固定的（网上查了一下有一种说法是16字节，也有说是sizeof(size_t)的），在将指针传入free后，free会将指针向前移动指定长度以获得头部数据，读取到分配的内存长度，然后连同头部数据和所分配长度的内存一并释放掉。

内存释放可以理解为这块内存被重新接到了空闲链表上，以备后面的分配。
（实际上内存释放后的情况其实挺复杂的，得要看具体的算法实现和运行环境）

引用自：https://www.cnblogs.com/somebottle/p/Pointers_and_2D_Arrays.html