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[導(dǎo)讀]C語言中,未初始化的局部變量到底是多少?



C語言中,未初始化的局部變量到底是多少?

答案往往是:

  • 與編譯器有關(guān)。

  • 可能但不保證初始化為0。

  • 未確定。

總之,全部都是些一本正經(jīng)的形而上答案,這很令人討厭。

但凡一些人給你滔滔不絕地扯編譯器,C庫,處理器體系結(jié)構(gòu)卻給不出一個實際場景復(fù)現(xiàn)問題的時候,這人大概率在扯淡。

其實,這個問題本身就是錯誤的問法,說全了能講10萬字,我們只要能在特定場景下確定其特定行為就OK了,當(dāng)然,這就需要設(shè)計一個比較OK的實驗。

在演示一個實際代碼行為之前,先給出一個知識,CPU不認(rèn)識變量,更無法識別變量的名字,CPU只會從特定的內(nèi)存位置取值或者將值存到特定的內(nèi)存位置,因此當(dāng)問一個變量的值是多少的時候,必須要知道這個變量對應(yīng)的值被保存在什么地方。

來看下面的代碼:

#include 
void func1(){ int a; printf("func1:%d\n", a); a = 12345;}
void func2(){ int b; printf("func2:%d\n", b);}
void func4(){ int d; printf("func3:%d\n", d);}
void func3(){ int c; printf("func3:%d\n", c); c = 54321; func4();}
void test_call(){ func3();}
int main(int argc, char **argv){ func1(); func2();
test_call();}

我們有func1~func4一共4個函數(shù),其內(nèi)部均有一個未初始化的局部變量,它們的值到底是多少呢?

對于這種局部變量,它們的值取決于:

  • 變量在棧中的位置。

  • 變量對應(yīng)的棧位置在?之前?有沒有被store過。

可以看到,上述第一點標(biāo)記了一個內(nèi)存位置,第二點則是代碼的行為,也就是說,只要有代碼去store對應(yīng)的位置, 且后續(xù)的代碼沒有reset該位置的值的話,該位置就會保留著原先被store后的值。

驗證非常簡單,試一下就知道了:

[root@localhost test]# ./a.outfunc1:0func2:12345func3:0func3:0
按照函數(shù)調(diào)用棧幀的變化,func1的局部變量a和func2的局部變量b顯然是位于同一個位置的,在func1被調(diào)用時,這是一塊新的內(nèi)存(可能在進(jìn)入main之前有棧幀到達(dá)過這個位置),a的值取決于調(diào)入內(nèi)存該位置的頁面對應(yīng)偏移的初始值,這取決于操作系統(tǒng):
  • 操作系統(tǒng)在分配給程序頁面時可能會將頁面clear為零頁。

棧的分配不會涉及C庫,這里顯然并不涉及C庫的行為,但類似malloc分配的內(nèi)存則涉及C庫了。

打印結(jié)果,a的值為0,我們認(rèn)為操作系統(tǒng)返回給了應(yīng)用程序零頁。接下來在func1中將其賦值12345之后函數(shù)返回,接下來調(diào)用func2的時候,在之前func1已經(jīng)退出的棧幀位置重建棧幀,對應(yīng)位置依然還是12345。

我沒有看到func1的ret操作后面有stack清0的代碼指令。效率考慮,也不該有這樣的指令。

再看test_call函數(shù),很明顯,func3和func4調(diào)用使用的并不是同一個棧幀,因此即便是在func3中對c賦值了54321,也不會影響在其棧幀之上的func4的棧幀對應(yīng)位置的值d。因此c和d的初始值均保持為0。

那么,初始化一個局部變量和不初始化一個局部變量,在指令層面上,區(qū)別在哪里呢?

很簡單,親眼看一下就知道,先看未初始化局部變量的func1:

// int a;00000000004005ad : 4005ad: 55 push %rbp 4005ae: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 4005b1: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp 4005b5: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 4005b8: 89 c6 mov %eax,%esi 4005ba: bf 90 07 40 00 mov $0x400790,%edi 4005bf: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 4005c4: e8 b7 fe ff ff callq 400480  4005c9: c7 45 fc 39 30 00 00 movl $0x3039,-0x4(%rbp) 4005d0: c9 leaveq 4005d1: c3 retq
再看初始化局部變量a為2222的版本:
// int a = 2222;00000000004005ad : 4005ad: 55 push %rbp 4005ae: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 4005b1: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp 4005b5: c7 45 fc 00 00 00 00 movl $0x0,-0x4(%rbp) 4005bc: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 4005bf: 89 c6 mov %eax,%esi 4005c1: bf 90 07 40 00 mov $0x400790,%edi 4005c6: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 4005cb: e8 b0 fe ff ff callq 400480  4005d0: c7 45 fc 39 30 00 00 movl $0x3039,-0x4(%rbp) 4005d7: c9 leaveq 4005d8: c3 retq
僅僅差了一條指令:
4005b5: c7 45 fc 00 00 00 00 movl $0x0,-0x4(%rbp)

初始化的操作是依靠實實在在的指令完成的。

總結(jié)一句,?函數(shù)返回在pop出當(dāng)前棧幀的時候,并不會清理它遺留在棧幀里的數(shù)據(jù),下個函數(shù)調(diào)用再次重用到該棧幀的內(nèi)存時,未初始化的局部變量將會被遺留數(shù)據(jù)影響,從而變得不確定!

所以,記得初始化你的局部變量。
END


來自:CSDN,作者:dog250
鏈接:https://blog.csdn.net/dog250/article/details/107403337

版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系刪除。

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