为什么不能在全局中进行malloc但可以对malloc使用内联函数[重复]

Question

您好，我有一个调用 malloc 的测试代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int *p;// = (int*)malloc(sizeof(int));
int main() {
//...
}

当然，当使用error: initializer element is not constant 编译时，这段代码会失败，我已经引用了这个问题：Malloc function (dynamic memory allocation) resulting in an error when it is used globally。他们说我们必须在函数中使用malloc()。但是，如果我将代码更改为：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int *p;
static int inline test_inline(int *x) {
    printf("in inline function \n");
    x = (int*)malloc(sizeof(int));
    return x;
}
test_inline(p);
int main(){
//...
}

正如inline函数的定义：“内联函数是那些定义很小的函数，在发生函数调用的地方被替换。函数替换完全是编译器的选择。”所以这意味着我们可以将上面示例中的内联函数 test_inline 替换为其中的代码，这意味着我们在 global 中调用了 malloc() ？问题一：inline 或malloc() 有错吗？

问题 2：在我给出的关于 malloc function dynamic 的链接中，有一个答案说“不仅是 malloc，你不能像你在这里调用的那样调用任何函数。你只能在那里将函数声明为全局或本地函数”但我看到我们仍然可以在全局和全局中调用函数，我们不仅可以初始化如下声明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int b;
b = 1;
int test() {
    printf("hello");
}
test();
int main() {
//...
}

所以这意味着在全局中我们仍然可以声明、初始化和调用函数。但是当我们编译上面的代码时，它有一个警告 warning: data definition has no type or storage class 那么为什么我们有这个带有变量 b 的警告呢？我在这里看不到任何无关紧要的事情。通过test(); 行，我在main() 之外调用了一个函数，我知道这是没有意义的，因为我们从未运行test()，但我没有问题，仍然构建成功。所以回到关于malloc() 的问题1，我认为答案是“我们不能在全局中调用函数或不能初始化”，我认为这不是真的。有没有更合理的解释？

Answer 1

请参考cmets。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int b;
b = 1;  //this is only allowed, because the previous line is a tentative definition. [1]
int test() {
    printf("hello");
}
test();    // this is taken as a function declaration, not a function call [2]
int main() {
//...
}

• 案例 [1]：

将代码更改为

    int b = 5; // not a tentative defintion.
    b = 1; // this assignment is not valid in file scope.

你会看到一个错误。

• 案例 [2]：

如果函数的签名不同，您将再次看到错误。示例：尝试以下操作：

    float test( int x ) {
        printf("hello");
        return 0.5;
    }  //return changed to float, accepts an int as paramater.

    test();  //defaults to int and no parameter - conflict!!

这将产生冲突类型的错误。

因此，底线，没有赋值，函数调用 - 总而言之，没有需要在运行时执行的代码，可以放入文件范围。其背后的原因是，除非它包含在从 main() 调用的函数中，否则无法知道何时/如何执行它。

Answer 2

您没有“全局”调用函数。

以你为例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int b;
b = 1;
int test() {
    printf("hello");
}
test();
int main() {
//...
}

在 C 类型中默认为 int。 所以线条

int b;
b = 1;

基本上是

int b;
int b = 1;

还有线条

int test() {
    printf("hello");
}
test();

只是

int test() {
    printf("hello");
}
int test(); // -> this is just a matching declaration

看看： https://godbolt.org/z/3UMQAr

（尝试将 int test() { ... 更改为 char test() { ... 会出现编译器错误，告诉您这些类型不匹配）

也就是说，你不能在那里调用函数。您的程序在运行时调用函数（尤其是malloc，它要求您的操作系统为您分配内存）。我在这里不是 C 专家，但据我所知，C 没有 constexpr 函数，这将是唯一的“例外”。

见：Compile-Time Function Execution

Answer 3

问题 1：这是关于 inline 或 malloc() 的错误
种类：malloc 确实必须在函数中调用，但它所作用的变量可以声明为全局变量。即int *pointer = NULL;//global scope 然后pointer = malloc(someByteCount);//called within function。现在，指针仍然是全局的，但还有一个指向someByteCount 字节内存的内存地址。

问题 2： 在 C 中，所有函数都定义在 .c 文件的同一级别，就像 main(void){...return 0}，但是 所有函数（main(void) 除外）都必须在其他函数的{...} 内调用，所以简而言之，函数不能从全局空间调用。

第二季度的插图：

//prototypes
void func1(void);
void func2(void);
void func3(void);

int main(){
    int val = test_inline(p);//...
}

int main(void)
{
    //legal
    func1();
    func2();
    func3();
    
    return 0;
}
//not legal
func1();
func2();
func3();

//definitions
void func1(void)
{
    return 0;
}
void func2(void)
{
    return 0;
}
void func3(void)
{
    return 0;
} 

您的示例语法错误（参见 cmets）：

int *p = NULL;//initialize before use
static int inline test_inline(int *x) {
    printf("in inline function \n");
    x = (int*)malloc(sizeof(int));
    printf("%p\n", x);
    return 0;
    //return x;//function returns int, not int *
}
//...  test_inline(p);//must be called in a function
int main(void){
    int val = test_inline(p);//function declaration returns int, not pointer
    return 0;

}

此代码可编译并运行，但正如 cmets 中所述，可能缺乏实用性。

Answer 4

问题 1：inline 或 malloc() 有问题吗？

两者都没有。您对inline 的理解不正确。函数call 可以替换为函数definition 的内联扩展。首先，让我们修复函数定义，因为返回类型 int 与您实际返回的类型不匹配：

static inline int *test_inline( int *x )
{
  printf( "in inline function\n" );
  x = malloc( sizeof *x );
  return x; // x has type int *, so the return type of the function needs to be int *
}

如果你这样调用这个函数：

int main( void )
{
  int *foo = test_inline( foo );
  ...
}

编译器可以做的是将函数call替换为与以下等效的汇编语言：

int main( void )
{
  int *foo;
  do
  {
    printf( "in inline function\n" );
    int *x = malloc( sizeof *x );
    foo = x;
  } while( 0 );
  ...
}

这里没有“全局”发生。替换是在执行点（在main 函数的主体内），而不是在定义点。

问题 2：在我给出的关于 malloc 函数动态的链接中，有一个答案说“不仅是 malloc，你不能像你在这里调用的那样调用任何函数。你只能在那里将函数声明为全局或本地函数”但我看到我们仍然可以在全局和全局中调用函数，我们不仅可以初始化如下声明：

在代码中

int test() {
    printf("hello");
}
test();

test(); 行不是函数调用 - 它是（冗余且不必要的）声明。它不执行函数。

以下是language definition 的一些摘录，以澄清其中的一些内容：

6.2.4 对象的存储时长
...
3     一个对象，其标识符声明时没有存储类说明符 _Thread_local，可以使用外部或内部链接，也可以使用存储类 说明符static，具有静态存储持续时间。 它的生命周期是整个执行 程序及其存储的值仅在程序启动之前初始化一次。

加粗。在函数体之外声明的任何变量（例如您的第一个代码 sn-p 中的 p）都具有 static 存储持续时间。由于此类对象是在运行时之前初始化的，因此无法使用运行时值（例如函数调用的结果）对其进行初始化。

6.7.4 函数说明符
...
6     使用 inline 函数说明符声明的函数是内联函数。制作一个 内联函数建议尽可能快地调用函数。¹³⁸⁾

此类建议的有效程度由实施定义。¹³⁹⁾

---

138) 例如，通过使用通常的函数调用机制的替代方案，例如“内联” 替代''。内联替换不是文本替换，也不会创建新函数。 因此，例如，在函数体中使用的宏的扩展使用 它在函数体出现时的定义，而不是函数被调用的位置；和 标识符指的是正文出现的范围内的声明。同样，该函数具有 单个地址，不管除了外部出现的内联定义的数量 定义。

139）例如，一个实现可能永远不会执行内联替换，或者可能只执行内联 在内联声明范围内对调用的替换

这意味着inlined 代码的行为就像它仍然是一个单一的函数定义，即使它在整个程序的多个位置展开。