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。
  
  ; v& W; i+ S- a" x5 B/ O

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. 
   , W, c& Z/ S2 m1 h; u; ]/ A7 k
2. #include <stdio.h>
   
3. 
     c$ Z! S: r7 f0 t% j! B* [
4. void func1()
   + I( z- a. ^( o5 l; q; b5 `
5. {
   + k& ~6 n- |3 y2 b
6.   int a;
   : [; q) r' }0 t: X
7.   printf("func1:%d\n", a);
   
8.   a = 12345;
   & d. a/ T( r7 w1 K0 B, \, x6 ]
9. }
   1 |% r' }$ Z1 j) ^( I
10. 
    2 r3 e4 a& b  x/ O) E" l
11. void func2()
    " R1 O( B# M' ~4 a3 v7 c
12. {
    
13.   int b;
    5 h% s3 \* Z4 e7 ~/ F1 R: F& k. K/ [) }
14.   printf("func2:%d\n", b);
    . T( D3 k* Q: e) Z$ q+ S1 O
15. }
    % @5 v& n) W. _. k' }* o
16. 
    
17. void func4()
    
18. {
    
19.   int d;
    
20.   printf("func3:%d\n", d);
    # e- N/ x5 g# T! v& c2 L
21. }
    
22. 
    
23. void func3()
    0 B- M# m9 l) n8 }4 J3 `
24. {
    2 k! W' U* X+ ]) p: W6 R
25.   int c;
    
26.   printf("func3:%d\n", c);
    
27.   c = 54321;
    * e6 R2 E0 f4 r3 x3 [" J/ k( J
28.   func4();
    
29. }
    
30. 
    . H! E, a5 Q' H; p) i
31. void test_call()
    
32. {
    
33.   func3();
    
34. }
    ! b: D% {% {8 i
35. 
    + T4 W# ~' m$ I- }9 o( y
36. int main(int argc, char **argv)
    
37. {
    
38.   func1();
    # H4 a) B+ A# ^  F4 v* C
39.   func2();
    
40. 
    
41.   test_call();
    
42. }

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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。
  
  ( y: @5 D* u) _

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. 
   $ Z1 h1 k+ A$ s7 p0 {% Y7 m
2. [root@localhost test]# ./a.out
   
3. func1:0
   
4. func2:12345
   
5. func3:0
   7 k$ w* ~1 u0 x+ S. d6 E5 T) N
6. func3:0

复制代码

8 b9 }9 G0 v6 F- T

• 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：
• 
  4 r5 i$ u  t( r8 G2 T

• 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. 
   0 {+ u+ t9 q' S7 a7 b+ Q
2. // int a;
   
3. 00000000004005ad <func1>:
   % G  f4 V4 w+ _- t4 w$ f
4.   4005ad:   55                      push   %rbp
   
5.   4005ae:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   
6.   4005b1:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
   6 {/ E' o, `8 C' f. ^
7.   4005b5:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
   
8.   4005b8:   89 c6                   mov    %eax,%esi
   
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>
    $ F- @3 w  B! ?+ t+ W
12.   4005c9:   c7 45 fc 39 30 00 00    movl   $0x3039,-0x4(%rbp)
    
13.   4005d0:   c9                      leaveq
    ' Z7 A5 K% Q2 ~' W! P$ Q
14.   4005d1:   c3                      retq

复制代码

• 再看初始化局部变量a为2222的版本：
• 1. 
     # E, X4 R9 M$ B: p0 U' l  @, r4 E
  2. // int a = 2222;
     
  3. 00000000004005ad <func1>:
     * Q+ R$ D, u6 J5 ?! h6 J
  4.   4005ad:   55                      push   %rbp
     ( T* D) ?0 d1 O
  5.   4005ae:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
     1 D( \# T- ^" t4 W* v. v
  6.   4005b1:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
     
  7.   4005b5:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)
     # w  F! V) Z* W+ ^7 d
  8.   4005bc:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
     
  9.   4005bf:   89 c6                   mov    %eax,%esi
     
  10.   4005c1:   bf 90 07 40 00          mov    $0x400790,%edi
      - L& |( ]- ?* ^. D
  11.   4005c6:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
      - o3 v7 |. K: a! l" m
  12.   4005cb:   e8 b0 fe ff ff          callq  400480 <printf@plt>
      - T+ b6 E$ u4 _2 u! K) U. K; y
  13.   4005d0:   c7 45 fc 39 30 00 00    movl   $0x3039,-0x4(%rbp)
      . Z* d9 ^/ w7 c) z) V4 p) T: p
  14.   4005d7:   c9                      leaveq
      9 Y6 S# L7 m$ N5 g: S& W5 \& G
  15.   4005d8:   c3                      retq

  复制代码
• 仅仅差了一条指令：
• 1. 
     + |1 q" h" P" j
  2. 4005b5:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)

  复制代码
  
  ! H8 @$ S" q9 @3 ^9 w" C

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。

& Z* M+ p6 e3 M# g: T2 o