在 if 块中声明变量的确切效果

Question

我很想了解 C 中以下内容的效果：

int func(int arg) {
    if (arg == 0) {
        double *d = malloc(...);
    }
    //...
}

我的理解是：

• 无论arg 的值如何，调用func 时都会为指针d 腾出堆栈空间
• d 仅被初始化，即 malloc 被调用，如果 arg == 0
• d 只能在 if 块内部访问；尝试在外部访问它会产生一个编译错误 - 即使d 的堆栈空间无论如何都已分配。

所以，除了阻止访问 if 块之外的范围规则之外，它等价于以下内容：

int func(int arg) {
    double *d;
    if (arg == 0) {
        d = malloc(...);
    }
    //...
}

这是正确的吗？我正在使用icc 默认设置进行编译，这似乎是std=gnu89。

Answer 1

d 表示的对象的生命周期从声明它的块的开头开始（可能在声明之前），不一定在函数的开头。在实践中，编译器可能会选择在函数入口处为所有变量分配空间；例如，Gcc 将func 的两个版本编译为相同的程序集。一个函数中只有几个自动变量，很可能它们都放在寄存器中，根本没有使用堆栈空间。

初始化发生在初始化器出现的地方。所有这一切都受制于 as-if 规则（一如既往）：在这种情况下，Gcc 在优化时不会生成任何对 malloc 的调用（从而消除内存泄漏），允许编译器“知道”什么标准库函数可以。如果这不是库函数并且编译器不知道定义，则保证在到达初始化程序时准确地发生调用。

使用未声明的标识符（或超出范围的标识符）是一种语法错误，因此会在编译时被捕获。表示对象的生命周期（具有自动存储持续时间）以封闭块结束，之后任何引用它的尝试（通过用于指向对象的指针）都是未定义的，不需要诊断。

在第二个代码 sn-p 中，不仅在语法上可以在 if 块之后使用 d，它还被定义为访问表示的对象。

为了说明标识符的范围和表示对象的生命周期之间的区别，这是有效的 C99（和 C11）代码：

void foo(void) {
    int *p = 0;
again:
    if(p) {
        printf("%d\n", *p); /* n is not in scope here, but the object exists */
        *p = 0;
    }
    int n = 42;
    printf("%d\n", n);
    if(!p) {
        p = &n;
        goto again;
    }
}

输出三次42，当第二次到达初始化器时，n重新初始化为42（并且不停留在0）。

C89 不会出现此类问题（标签不能高于声明）；在 GNU89 中，允许混合声明和代码，但我从 documentation 不清楚是否保证遵守 C99 生命周期规则。

此代码未定义（在所有 C 标准中）：

void foo(void) {
    int *p = 0;
    for(int i=0; i<2; ++i) {
        int n = 42;
        if(p) { /* (*) */
            printf("%d\n", *p);
        }
        p = &n;
    }
}

在第二次迭代中，p 指的是第一次迭代的 n，在其生命周期之后，尽管 n 可能位于相同的存储位置，并且输出了 42。注意，第二次到达(*) 时的行为是未定义的，读取无效指针是未定义的，不仅是printf 调用中的间接。