C语言入坑指南被遗忘的初始化（c语言的初始化语句）

前言

什么是初始化？为什么要初始化？静态变量和局部变量的初始化又有什么区别？实际应用中应该怎么做？本文将一一回答这些问题。

什么是初始化

初始化指的是对数据对象或者变量赋予初始值。例如：

int value = 8; //声明整型变量并初始化为8int arr[] = {1,2,3}; //声明整型数组arr，并初始化其值为1,2,3

为什么要初始化

我们来看一个示例程序。

test0.c程序清单如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(void){int sum;int randNum;while(10 > sum){randNum = rand() % 10;sum += randNum;printf("rand num is %d,sum is %d\n",randNum,sum);}printf("the final sum is %d\n",sum);return 0;}

程序随机产生0到9的数字，使得sum的值大于或等于10时，退出程序。

编译并运行：

gcc -o test0 test0.c./test0

运行结果如下（每次运行结果可能不同）：

rand num is 3,sum is -4040865rand num is 6,sum is -4040859rand num is 7,sum is -4040852rand num is 5,sum is -4040847rand num is 3,sum is -4040844rand num is 5,sum is -4040839（省略其他内容）

从运行结果来看，程序并没有达到我们的预期，这是为什么呢？

很多读者可能已经知道，问题在于声明sum之后，没有为其赋初始值，在这样的情况下，sum的值是随机的，因此在一开始sum可能是一个很小的负数，导致多次循环出现。很显然，初始化避免使用了变量的“脏值”。而将sum的声明改成如下定义即可：

int sum = 0；

如果将sum声明为静态变量，情况又会如何呢？

//test1.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(void){static int sum;int randNum;while(10 > sum){randNum = rand() % 10;sum += randNum;printf("rand num is %d,sum is %d\n",randNum,sum);}printf("the final sum is %d\n",sum);return 0;}

编译并运行：

rand num is 3,sum is 3rand num is 6,sum is 9rand num is 7,sum is 16the final sum is 16

在这种情况下，程序是能够符合我们预期的结果，这又是为什么呢？原因在于静态变量会被默认初始化。例如，int类型会被初始化为0。那么问题来了：

• 为什么局部变量未初始化的时候的值是“脏值”？
• 静态变量和局部变量为什么又不一样呢？

在解答上面这两个问题之前，我们需要简单了解一下程序的存储空间布局。

程序的存储空间布局

C程序主要由以下几部分组成：

• 正文段。即机器指令部分，为防止意外被修改，设为只读。
• 初始化数据段。它包含了程序中需要明确赋初值的静态变量。
• 未初始化数据段。它包含了程序中未赋初值的或初始化为0的静态变量，在程序开始执行之前，内核将此段中的数据初始化为0。
• 栈。它保存了自动（局部）变量以及函数调用所要的信息。
• 堆。用于动态内存分配。例如使用malloc函数进行内存分配。

其中，正文段和数据段的内容是“静态”的，因为在程序被编译出来之后，在整个程序地址就确定了，而堆栈中的内容是”动态”变化的，它随着进行的运行而不断变化着，再加上栈随机化的策略，使得程序每次运行时，栈的地址也是不确定的。

局部变量和静态变量的初始化有何不同

有了前面的铺垫，就很好理解两者的差别了。

未初始化的局部变量位于栈中，它的位置是不确定的，因此其值也是不确定的。当然，在windows下它的值是0xcccccccc，而“烫”字在MBCS字符集中的值为0xcccccccc，你说巧不巧？

而静态变量就不一样的，它的地址是确定的，并且存放在了数据段，而程序在运行之前，未初始化数据段的内容可以很方便地统一被初始化为0。这也就解释了前面的两个示例程序的结果为什么会不一样。我们加上一些打印，来看一看是否真的如此？

//test2.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(void){static int sum;int randNum;while(10 > sum){randNum = rand() % 10;sum += randNum;printf("rand num is %d,sum is %d\n",randNum,sum);}printf("the final sum is %d\n",sum);printf("sum addr %p,randNum addr %p\n",&sum,&randNum);return 0;}

编译并运行：

gcc -o test2 test2.c

运行结果1：

rand num is 3,sum is 3rand num is 6,sum is 9rand num is 7,sum is 16the final sum is 16sum addr 0x60104c,randNum addr 0x7ffd0ea8cf54

运行结果2：

rand num is 3,sum is 3rand num is 6,sum is 9rand num is 7,sum is 16the final sum is 16sum addr 0x60104c,randNum addr 0x7ffff5e3ddb4

在这里，sum是静态局部变量，而randNun是局部变量（自动变量），因此可以发现，sum的地址值总是不变的，而randNum的值却不断变化着。我们也可以通过nm命令查看sum的地址:

nm test2 |grep sum000000000060104c b sum.2805

总结

我们来总结一下本文的主要内容：

• 如果变量是静态的，它会被初始化为0；如果变量是自动的，它不会被初始化。
• 静态的变量包括全局变量、静态全局变量、静态局部变量。
• 使用局部变量之前对其进行初始化，避免使用“脏值”。
• 从可读性考虑，静态变量也建议显示初始化。
• 初始化为0的静态变量仍然存在未初始化数据段中（BSS段）。

送几句熟悉的话给大家：

手持两把锟斤拷,口中疾呼烫烫烫。脚踏千朵屯屯屯，笑看万物锘锘锘。

思考

test1.c的代码运行结果每次都一样吗？为什么？该如何修改才能使得每次的运行结果不一样？

栈随机化的作用是什么？

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