Question

依赖于C编译器和编译器标志的版本，可以在函数的任何位置初始化变量（据我所知）。

我过去常常将所有变量放在函数的顶部，但讨论开始时关于变量的内存使用，如果在函数的任何其他位置定义的话。

下面我写了两个简短的例子，我想知道是否有人能解释我（或验证）如何分配内存。

示例1：变量y是在可能的返回语句之后定义的，因此我可能不会因为这个原因而使用此变量，因为我知道这并不重要如果变量放在函数的顶部，代码（内存分配）将是相同的。这是对的吗？

示例2：变量x在循环中初始化，这意味着此变量的范围仅在此循环内，但该变量的内存使用情况如何？如果放在功能的顶部会有什么不同吗？或者只是在函数调用时在堆栈上初始化？

编辑：总结一个主要问题：减少变量的范围或改变第一次使用的位置（所以在其他地方而不是顶部）对内存使用有影响吗？

代码示例1

static void Function(void){
 uint8_t x = 0;

 //code changing x
 if(x == 2)
 {
  return;
 }

 uint8_t y  = 0;    
 //more code changing y
}

代码示例2

static void LoopFunction(void){
 uint8_t i = 0;

 for(i =0; i < 100; i ++)
 {
  uint8_t x = i;
  // do some calculations
  uartTxLine("%d", x); 
 }

 //more code
}

Answer 1

我习惯将所有变量放在函数顶部

过去在旧版本的C中需要这样，但是现代编译器放弃了这个要求。只要他们在首次使用时知道变量的类型，编译器就会获得所需的所有信息。

我想知道是否有人能解释我如何分配内存。

编译器决定如何在自动存储区域中分配内存。实现不仅限于为每个变量声明一个单独位置的方法。允许它们重用超出范围的变量位置，以及在某个点之后不再使用的变量。

在第一个示例中，变量y被允许使用以前由变量x占用的空间，因为y的第一个使用点是在最后一个使用点之后x。

在第二个示例中，循环中x使用的空间可以重用于您在// more code区域中声明的其他变量。

Answer 2

基本上，故事是这样的。在原始汇编程序中调用函数时，可以自定义在进入函数时将函数使用的所有内容存储在堆栈中，并在离开时将其清理干净。某些CPU和ABI可能具有调用约定，其涉及自动堆叠参数。

可能因为这个原因，C和许多其他旧语言要求必须在函数的顶部（或在范围顶部）声明所有变量，以便{ }反映push / pop在堆栈上。

在80年代/ 90年代左右，编译器开始有效地优化这些代码，因为它们只会在首次使用时为本地变量分配空间，并在没有进一步使用的情况下取消分配它。它。无论声明的变量在哪里 - 它对优化编译器都没有关系。

大约在同一时间，C ++解除了C所拥有的变量声明限制，并允许变量在任何地方声明。但是，C实际上并没有在1999年之前用更新的C99标准解决这个问题。在现代C中，您可以在任何地方声明变量。

因此，除非您使用的是一个令人难以置信的古老编译器，否则您的两个示例之间绝对没有性能差异。然而，尽可能地缩小变量的范围被认为是良好的编程习惯 - 尽管它不应该以牺牲可读性为代价来完成。

虽然这只是一种风格问题，但我个人更喜欢写这样的功能：

（请注意，您使用的是uint8_t错误的printf格式说明符）

#include <inttypes.h>

static void LoopFunction (void)
{
  for(uint8_t i=0; i < 100; i++)
  {
    uint8_t x = i;
    // do some calculations
    uartTxLine("%" PRIu8, x); 
  }

 //more code
}

Answer 3

旧C只允许在块顶部声明（和初始化）变量。您可以在块内的任何位置初始化新块（一对{和}字符），这样您就可以使用它们在代码旁边声明变量：

... /* inside a block */
{ int x = 3;
    /* use x */
} /* x is not adressabel past this point */

您可以在switch语句，if语句以及while和do语句（您可以在哪里初始化新块）中执行此操作

现在，您可以在允许语句的任何地方声明变量，并且该变量的范围从声明点到您已声明它的内部嵌套块的末尾。

编译器决定何时为局部变量分配存储，因此，您可以在创建堆栈帧时分配所有这些（这是gcc方式，因为它只分配局部变量一次）或者当您输入定义块时（例如，Microsoft C就是这样做的）在运行时分配空间需要在运行时推进堆栈指针，因此如果每堆栈帧只执行一次，则可以节省cpu周期（但浪费内存位置）。这里重要的是你不允许引用其范围定义之外的变量位置，所以如果你尝试这样做，你将得到未定义的行为。我发现了一个很长时间在互联网上运行的旧bug，因为没有人花时间使用Microsoft-C编译器（在核心转储中失败）编译该程序，而不是通常使用GCC编译它。代码使用在内部作用域中定义的局部变量（if语句的then部分）通过引用在代码的其他部分（因为所有内容都在main函数上，堆栈框架是一直呈现）Microsoft-C只是在退出if语句时重新分配空间，但是GCC等到main完成之后才这样做。只需在变量声明中添加static修饰符（使其成为全局）就可以解决这个问题，并且不再需要进行重构。

int main()
{
    struct bla_bla *pointer_to_x;
    ...
    if (something) {
        struct bla_bla x;
        ...
        pointer_to_x = &x;
    }
    /* x does not exist (but it did in gcc) */
    do_something_to_bla_bla(pointer_to_x); /* wrong, x doesn't exist */
} /* main */

更改为：

int main()
{
    struct bla_bla *pointer_to_x;
    ...
    if (something) {
        static struct bla_bla x;  /* now global ---even if scoped */
        ...
        pointer_to_x = &x;
    }
    /* x is not visible, but exists, so pointer_to_x continues to be valid */
    do_something_to_bla_bla(pointer_to_x); /* correct now */
} /* main */

C

3 个答案: