C语言中，未初始化的局部变量到底是多少？

答案往往是：

• 与编译器有关。
• 可能但不保证初始化为0。
• 未确定。
  
  + a( u# U- u( e$ d% r

总之，全部都是些一本正经的形而上答案，这很令人讨厌。

但凡一些人给你滔滔不绝地扯编译器，C库，处理器体系结构却给不出一个实际场景复现问题的时候，这人大概率在扯淡。

其实，这个问题本身就是错误的问法，说全了能讲10万字，我们只要能在特定场景下确定其特定行为就OK了，当然，这就需要设计一个比较OK的实验。

在演示一个实际代码行为之前，先给出一个知识，CPU不认识变量，更无法识别变量的名字，CPU只会从特定的内存位置取值或者将值存到特定的内存位置，因此当问一个变量的值是多少的时候，必须要知道这个变量对应的值被保存在什么地方。

来看下面的代码：

1. 
   2 ~% h/ f: a0 D$ d/ [9 g
2. #include <stdio.h>
   ! T4 P0 @5 ^7 s# g' y+ r) e5 `( p/ U
3. 
   
4. void func1()
   0 P$ T3 Q0 s- N6 e; S# h
5. {
   3 B" W7 P: V7 F# H& c  R5 @
6.   int a;
   5 [" X, Q+ f# P5 o* S# G" Z
7.   printf("func1:%d\n", a);
   
8.   a = 12345;
   
9. }
   $ |. b/ d( Z3 f9 m% m) x, q
10. 
    
11. void func2()
    
12. {
    
13.   int b;
    ( H( ?) `% B* M) Y' |8 P
14.   printf("func2:%d\n", b);
    
15. }
    
16. 
    
17. void func4()
    
18. {
    2 [4 V0 s1 P6 @$ `, @
19.   int d;
    ; q* d& R$ e& H: s+ m7 d6 y5 e
20.   printf("func3:%d\n", d);
    2 v+ M/ A# s8 q. }
21. }
    
22. 
    * o/ G6 {+ G9 U6 f" \
23. void func3()
    , F0 U" @# `" {) h6 d4 O( N
24. {
    . w8 W! M3 h; R" `' ]
25.   int c;
    2 l) y4 @6 T7 O, J. h
26.   printf("func3:%d\n", c);
    " B4 O! E2 x0 i; n/ K' w
27.   c = 54321;
    8 P4 g2 q0 ?3 W9 W5 V, x# f. A
28.   func4();
    ; c: E+ r  T6 R, ~( z5 V
29. }
    3 G4 J9 A( u; O- P
30. 
    
31. void test_call()
    
32. {
    
33.   func3();
    
34. }
    ! r1 M3 }& R0 X+ J0 M1 @
35. 
    
36. int main(int argc, char **argv)
    
37. {
    5 Z2 g1 K; B1 E: p8 J
38.   func1();
    $ ]0 c9 d0 l: O% Y' j. i6 _9 k
39.   func2();
    ) B" Q( m! W* v# q0 f
40. 
    1 p+ D& `% h8 L+ U7 ^- u
41.   test_call();
    . x- p: J; j# p
42. }

复制代码

我们有func1～func4一共4个函数，其内部均有一个未初始化的局部变量，它们的值到底是多少呢？

对于这种局部变量，它们的值取决于：

• 变量在栈中的位置。
• 变量对应的栈位置在 之前 有没有被store过。
  
  ! ?' B1 |8 S- E! q

可以看到，上述第一点标记了一个内存位置，第二点则是代码的行为，也就是说，只要有代码去store对应的位置， 且后续的代码没有reset该位置的值的话，该位置就会保留着原先被store后的值。

验证非常简单，试一下就知道了：

1. 
   
2. [root@localhost test]# ./a.out
   : ]! o$ g# x4 a; ?+ o* I5 m3 J
3. func1:0
   0 e2 ~$ O% g4 m. N1 T( A
4. func2:12345
   : W1 p3 I; ?. w1 O* W' c
5. func3:0
   
6. func3:0

复制代码

• 按照函数调用栈帧的变化，func1的局部变量a和func2的局部变量b显然是位于同一个位置的，在func1被调用时，这是一块新的内存(可能在进入main之前有栈帧到达过这个位置)，a的值取决于调入内存该位置的页面对应偏移的初始值，这取决于操作系统：
• 
  9 E1 R/ \: H% a! x+ u

• 操作系统在分配给程序页面时可能会将页面clear为零页。
  
  

栈的分配不会涉及C库，这里显然并不涉及C库的行为，但类似malloc分配的内存则涉及C库了。

打印结果，a的值为0，我们认为操作系统返回给了应用程序零页。接下来在func1中将其赋值12345之后函数返回，接下来调用func2的时候，在之前func1已经退出的栈帧位置重建栈帧，对应位置依然还是12345。

我没有看到func1的ret操作后面有stack清0的代码指令。效率考虑，也不该有这样的指令。

再看test_call函数，很明显，func3和func4调用使用的并不是同一个栈帧，因此即便是在func3中对c赋值了54321，也不会影响在其栈帧之上的func4的栈帧对应位置的值d。因此c和d的初始值均保持为0。

那么，初始化一个局部变量和不初始化一个局部变量，在指令层面上，区别在哪里呢？

很简单，亲眼看一下就知道，先看未初始化局部变量的func1：

1. 
   ) K9 Y# g! j" n, g  r& }
2. // int a;
   
3. 00000000004005ad <func1>:
   
4.   4005ad:   55                      push   %rbp
   % q, c" }/ C+ `, d2 E& Y* x
5.   4005ae:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   & h5 V* |. o: \9 r) K9 ^
6.   4005b1:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
   
7.   4005b5:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
   3 v, b5 v0 m8 e
8.   4005b8:   89 c6                   mov    %eax,%esi
   ; O( p7 F# W& [+ R5 D
9.   4005ba:   bf 90 07 40 00          mov    $0x400790,%edi
   
10.   4005bf:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
    
11.   4005c4:   e8 b7 fe ff ff          callq  400480 <printf@plt>
    5 q) K5 T( d- K* b
12.   4005c9:   c7 45 fc 39 30 00 00    movl   $0x3039,-0x4(%rbp)
    % A6 j% o/ d3 {# g; u
13.   4005d0:   c9                      leaveq
    
14.   4005d1:   c3                      retq

复制代码

• 再看初始化局部变量a为2222的版本：
• 1. 
     , p$ L* N. K& @/ x8 p% `6 E
  2. // int a = 2222;
     
  3. 00000000004005ad <func1>:
     # e) w; F! p  z8 w
  4.   4005ad:   55                      push   %rbp
     4 g% ?3 @  F8 r) B
  5.   4005ae:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
     
  6.   4005b1:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
     
  7.   4005b5:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)
     2 g" \( V3 {$ u: v$ k- P5 x
  8.   4005bc:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
     : A9 @& u1 ]. j( V% H% I. d, |: {
  9.   4005bf:   89 c6                   mov    %eax,%esi
     
  10.   4005c1:   bf 90 07 40 00          mov    $0x400790,%edi
      7 N/ o9 b" _8 h0 N3 a
  11.   4005c6:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
      
  12.   4005cb:   e8 b0 fe ff ff          callq  400480 <printf@plt>
      
  13.   4005d0:   c7 45 fc 39 30 00 00    movl   $0x3039,-0x4(%rbp)
      3 T* o) H& [% g8 x
  14.   4005d7:   c9                      leaveq
      
  15.   4005d8:   c3                      retq

  复制代码
• 仅仅差了一条指令：
• 1. 
     8 ~7 r+ B1 M8 U2 m8 a5 [
  2. 4005b5:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)

  复制代码
  
  

初始化的操作是依靠实实在在的指令完成的。

总结一句， 函数返回在pop出当前栈帧的时候，并不会清理它遗留在栈帧里的数据，下个函数调用再次重用到该栈帧的内存时，未初始化的局部变量将会被遗留数据影响，从而变得不确定！

所以，记得初始化你的局部变量。

- F( r/ M4 @1 W# R1 D