C語(yǔ)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(kù)，處理器體系結(jié)構(gòu)卻給不出一個(gè)實(shí)際場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)問題的時(shí)候，這人大概率在扯淡。

其實(shí)，這個(gè)問題本身就是錯(cuò)誤的問法，說全了能講10萬字，我們只要能在特定場(chǎng)景下確定其特定行為就OK了，當(dāng)然，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)比較OK的實(shí)驗(yàn)。

在演示一個(gè)實(shí)際代碼行為之前，先給出一個(gè)知識(shí)，CPU不認(rèn)識(shí)變量，更無法識(shí)別變量的名字，CPU只會(huì)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(gè)變量的值是多少的時(shí)候，必須要知道這個(gè)變量對(duì)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
", a);
  a = 12345;
}


void func2()
{
  int b;
  printf("func2:%d
", b);
}


void func4()
{
  int d;
  printf("func3:%d
", d);
}


void func3()
{
  int c;
  printf("func3:%d
", 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(gè)函數(shù)，其內(nèi)部均有一個(gè)未初始化的局部變量，它們的值到底是多少呢？

對(duì)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(duì)應(yīng)的棧位置在?之前?有沒有被store過。

可以看到，上述第一點(diǎn)標(biāo)記了一個(gè)內(nèi)存位置，第二點(diǎn)則是代碼的行為，也就是說，只要有代碼去store對(duì)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(huì)保留著原先被store后的值。

驗(yàn)證非常簡(jiǎn)單，試一下就知道了：

?

[root@localhost test]# ./a.out
func1:0
func2:12345
func3:0
func3:0

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(gè)位置的，在func1被調(diào)用時(shí)，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(gè)位置)，a的值取決于調(diào)入內(nèi)存該位置的頁(yè)面對(duì)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(yè)面時(shí)可能會(huì)將頁(yè)面clear為零頁(yè)。

棧的分配不會(huì)涉及C庫(kù)，這里顯然并不涉及C庫(kù)的行為，但類似malloc分配的內(nèi)存則涉及C庫(kù)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(yè)。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(shí)候，在之前func1已經(jīng)退出的棧幀位置重建棧幀，對(duì)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(gè)棧幀，因此即便是在func3中對(duì)c賦值了54321，也不會(huì)影響在其棧幀之上的func4的棧幀對(duì)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(gè)局部變量和不初始化一個(gè)局部變量，在指令層面上，區(qū)別在哪里呢？

很簡(jiǎn)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(shí)實(shí)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(shí)候，并不會(huì)清理它遺留在棧幀里的數(shù)據(jù)，下個(gè)函數(shù)調(diào)用再次重用到該棧幀的內(nèi)存時(shí)，未初始化的局部變量將會(huì)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。

　　審核編輯：湯梓紅