在循环内创建的变量在 C 中的迭代期间更改值

Posted 2023-02-21

【中文标题】在循环内创建的变量在 C 中的迭代期间更改值

【英文标题】：Variable created inside loop changes value during iterations in C

【发布时间】：2016-05-23 05:30:00

【问题描述】：

我的产品中有类似以下的代码。据我说，输出是'0 1 2 3'。但是类似代码的输出是'1 1 1 1'。

for(i = 0 ;i < 5;i++)
    int j;
    if(i)
        printf("%d ",j);
    j = i;

我的理解是 j 在整个“for”循环期间只在堆栈上分配一次，并且在迭代期间使用相同的值。另外，如果我将 j 的声明移到 for 循环之外，我会得到预期的结果。我在这里错过了什么？

PS - 当我在我的个人机器上运行相同的代码时，我得到了预期的输出。但在生产上就不同了。

【参考方案1】：

首先，为了明确关于自动局部变量的存储持续时间，让我引用C11 标准，第 6.2.4 章，（强调我的）

一个对象，其标识符被声明为没有链接且没有存储类 说明符 static 具有自动存储持续时间，[...]

和，

对于这样一个没有变长数组类型的对象，它的生命周期会延长 从进入与其关联的块直到该块的执行结束 反正。 （进入封闭块或调用函数会暂停，但不会结束， 执行当前块。） 如果块是递归进入的，一个新的实例 每次都会创建对象。对象的初始值是不确定的。

因此，在您的代码中，每次迭代都会获得j 的新实例。没有任何保留。

在您的代码中，

    int j;   //not initialized
    if(i)
        printf("%d ",j);  //this one here

您正在尝试使用具有不确定值的未初始​​化的自动局部变量j。它调用undefined behavior。

根据C11，第 §6.7.9 章

如果具有自动存储持续时间的对象未显式初始化，则其值为 不确定

及相关，对于 UB，附件 §J.2

具有自动存储持续时间的对象的值在它被使用时使用 不确定。

一旦您的代码到达 UB，无论如何，输出就无法证明是正确的。

OTOH，当您在循环外声明 j 时，它具有函数范围。然后，与上述情况不同，对于循环的所有迭代，将只有 一个 j 实例。

根据执行流程，第一次，i 为 0，if 将评估为 false，printf() 将被跳过，j 将被初始化。然后，在下一次迭代中，当您点击printf() 时，j 被初始化，此后一切都很好。

【讨论】：

另外，我认为如果i=0 ,if 声明不起作用。

不会只有UB第一次通过循环吗？在第一个循环之后，分配了 J。

@RobertHarvey Nopes，每个j 都是独一无二的。请参阅§6.2.4/6

那么OP关于所有循环迭代中使用相同J的假设一定是无效的。我希望每次都会创建一个新的 J，所以我对 OP 的断言有点惊讶，但我不是 C 专家。

@Holsety 不，它重复使用相同的空间。从概念上讲，当执行到达int j; 时分配变量，并在到达以下 时释放。编译器将通过将特定的堆栈位置分配给 j

来优化它

【参考方案2】：

为了清楚起见，我认为 for 循环将在后台转换为：

i = 0;
LoopStart:
if(!(i<5)) goto LoopEnd;


    int j;
    if(i)
        printf("%d ",j);
    j = i;


i++;
goto LoopStart;
LoopEnd:

实际的实现会有所不同，但这有助于强调这一点： 对于循环的每次迭代，都会进入并退出该块，这意味着在此示例中，该块中的每个 auto 都被创建 和 5 次。 正如其他人提到的，这意味着您每次在 printf 中都使用未初始化的 j。

至于为什么代码可能在某些平台/编译器上工作。这可能是因为 j 每次都分配了相同的堆栈地址，并且编译器在创建或销毁 j 时不会清除堆栈，所以恰好分配给旧的死 j 的最后一个值可以通过新的访问，未初始化的。

【讨论】：

只是吹毛求疵：当goto 可以明显避免时，我不会提倡使用它。

天哪，我不是 :P 只是用它来说明循环确实退出循环块并因此破坏块的本地汽车 每次循环迭代