Как происходит создание переменных в Си?

Question

[LamerFromSpace]

Читаю книгу The C Programming Language, вижу такое предложение:



Хочу потыкать это в коде, получаю в отладчике следующее:


В переменной не мусор. Во что верить?

Компилю по стандарту С99

Comments

[Евгений Шатунов]

LamerFromSpace , верить в то, что написано в книге. И уж тем более не верить своим глазам. Там мусор. Приведенный тобой ноль - это мусор.
Мусор - это любое недетерминированное значение. Нет инициализации - нет детерминированного значения. Переменная будет хранить мусор до первого присвоения детерминированного значения.

[Roman]

Во что верить?

https://en.cppreference.com/w/c/language/initialization

Implicit initialization
If an initializer is not provided:
objects with automatic storage duration are initialized to indeterminate values (which may be trap representations)
...
If an indeterminate value is used as an argument to any standard library call, the behavior is undefined. Otherwise, the result of any expression involving indeterminate values is an indeterminate value (e.g. int n;, n may not compare equal to itself and it may appear to change its value on subsequent reads)

https://godbolt.org/z/DDfCbj

[Tomaszz]

Попробовать создать массив целых чисел и посмотреть значения.

Answer 1

[dollar]

По классике локальные переменные создаются на стеке. То есть там же, куда кладутся параметры функции. А после выхода из функции указатель стека возвращается на прежнее место, как бы освобождая память. Но это не настоящее выделение памяти, то есть она выделяется не из кучи, а гораздо быстрее. И также быстро освобождается.

Но вообще переменной может и не быть в памяти. Зависит от компилятора и его оптимизационных возможностей. Для ускорения программы, что логично, можно для локальной переменной использовать регистр процессора. Например, eax. Названия переменной же нет в готовом машинном коде (в релизной версии), и нет каких-то сложных манипуляций - компилятор это видит и хитрит. А то, что происходит во время дебага, может сильно отличаться от релиза.

Всякую там оптимизацию и отладочную информацию обычно можно настраивать.

Answer 2

[res2001]

Немного усложните программу, например написав парочку функций, которые определяют еще несколько переменных и что-нибудь в них пишут. В main() вызовите эти функции, а затем объявите test и выведите его значение. Вот тогда у вас гарантированно образуется мусор. При компиляции, нужно еще предотвратить оптимизацию компилятором (опция -O0), а то он может выкинуть вызовы функций, если посчитает, что они не влияют на дальнейшее выполнение программы.

Что бы понять происходящее, почитайте как работает стек.
Автоматические переменные определяются на стеке. Одно и то же место на стеке в разное время выполнения программы могут занимать разные переменные. Если вы не инициализируете автоматическую переменную, то она принимет то значение, которое уже лежит в области памяти, которую она занимает. Из-за того, что переменные имеют разный размер, то часто, например текущая 4 байтовая переменная (int) может занимать память, в которой до этого были 2 двух байтовые переменные, или любые другие вариации.
Стек выделяется при загрузке программы (или при старте потока). В ходе выполнения программы стек не освобождается и не перевыделяется, поэтому мусор (данные от старых автоматических переменных) в нем образуется постоянно. При выходе автоматической переменной из области видимости фактического освобождения памяти не происходит - просто изменяется указатель на стек (регистр sp), т.е. при этом не происходит даже обращения к памяти. Поэтому все ранее сохраненные в стеке значения в памяти остаются. И когда вы определяете новую переменную без инициализации, она занимает ранее освобожденное место и принимает какое-то значение (мусор), которое ранее было сохранено в эту область памяти.

Answer 3

[Рональд Макдональд]

Это от компилятора зависит и от места переменной в памяти (что в ней до этого было), иногда 0, иногда магические числа.

Comments

[megorit]

Скорее всего это произошло потому, что 0 - это самое часто встречающееся значение в ОЗУ. А может быть компилятор слишком "умный" =)

Answer 4

[vanyamba-electronics]

Читаю написанное:

Поскольку автоматические переменные создаются при вызове функции, они не сохраняют свои значения от одного вызова к другому, и должны явно устанавливаться при каждом вызове. Если значения не установить, они будут содержать мусор.

Локальные переменные в функциях создаются выделением памяти на стеке. Например:
[SP+4] // int text;
При этом вершина стека просто сдвигается вниз:
SP = SP - 4;
Что там находится при этом, никого не интересует - что-то да находится. Поэтому такое значение можно считать мусором.
Отладчик обычно пишет, что там ноль. Но отладочная сборка отличается от релизной, и там может быть что угодно.

Answer 5

[CityCat4]

Переменные, не обьявленные статическими, создаются в динамической области памяти ("куче") и будут иметь случайное значение. То, что там сейчас нуль - это вовсе не значит, что всегда и везде там будет нуль. Полагаться на то, что переменная после обьявления содержит (не содержит) какое-то значение - верный путь огрести SIGSEGV и самая распространенная ошибка.