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8

int 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

",randNum,sum);

}

printf("the final sum is %d

",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 -4040865

rand num is 6,sum is -4040859

rand num is 7,sum is -4040852

rand num is 5,sum is -4040847

rand num is 3,sum is -4040844

rand 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

",randNum,sum);

}

printf("the final sum is %d

",sum);

return 0;

}

编译并运行：

rand num is 3,sum is 3

rand num is 6,sum is 9

rand num is 7,sum is 16

the 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

",randNum,sum);

}

printf("the final sum is %d

",sum);

printf("sum addr %p,randNum addr %p

",&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 3

rand num is 6,sum is 9

rand num is 7,sum is 16

the final sum is 16

sum addr 0x60104c,randNum addr 0x7ffd0ea8cf54

运行结果2：

rand num is 3,sum is 3

rand num is 6,sum is 9

rand num is 7,sum is 16

the final sum is 16

sum 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 sum

000000000060104c 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)。

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