while循环内的变量范围

Question

这可能是我遇到过的最奇怪的事情之一。我在 C 语言中编程不多，但根据我所知道的情况以及在线检查不同的来源，变量 ma​​croName 和 ma​​croBody 仅在 while 循环的范围内定义.因此，每次循环运行时，我都希望 ma​​rcoName 和 ma​​croBody 获得新地址并成为全新的变量。然而事实并非如此。

我发现即使循环再次运行，两个变量共享相同的地址，这让我非常头疼需要检查元素唯一性的链表。我不知道这是为什么。 ma​​croName 和 ma​​croBody 不应该在每次 while 循环运行时获得全新的地址吗？

我知道这是问题所在，因为我正在打印地址并且它们是相同的。

while(fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL) // Get new line
{
    char macroName[MAXLINE];
    char macroBody[MAXLINE];

    // ... more code

    switch (command_type)
    {
        case hake_macro_definition:
            // ... more code

            printf("**********%p | %p\n", &macroName, &macroBody);
            break;

        // .... more cases
    }
}

属于我的链表代码一部分的代码。

struct macro {
    struct macro *next;
    struct macro *previous;
    char *name;
    char *body;
};    

检查元素是否已存在于链表中的函数。但是由于 *name 具有相同的地址，所以我总是在 if 条件内结束。

static struct macro *macro_lookup(char *name)
{
    struct macro *temp = macro_list_head;

    while (temp != NULL)
    {
        if (are_strings_equal(name, temp->name))
        {
            break;
        }    

        temp = temp->next;
    }

    return temp;
}

Answer 1

这些数组是在栈上分配的：

char macroName[MAXLINE];
char macroBody[MAXLINE];

编译器为您预先分配了空间，该空间存在于函数的开头。换句话说，从计算机的角度来看，这些数组的位置与您在函数体顶部的循环体之外定义它们的位置相同。

C 中的范围仅指示标识符在何处可见。所以编译器（而不是计算机）强制执行 macroName 和 macroBody 不能在循环体之前或之后引用的语义。但是从计算机的角度来看，这些数组的实际数据在函数开始时就存在，只有在函数结束时才会消失。

如果您要查看代码的程序集转储，您可能会看到您的机器的帧指针减少了足够大的量，以使您的函数的 call stack 为所有局部变量留出空间，包括这些数组。

Answer 2

除了 chrisaycock 的回答之外，我还需要提一下：你不应该在定义这些变量的函数之外使用指向局部变量的指针。考虑这个例子：

int * f()
{
   int local_var = 0;
   return &local_var;
}
int g(int x)
{
   return (x > 0) ? x : 0;
}
int main()
{
   int * from_f = f(); //
   *from_f = 100; //Undefined behavior
   g(15); //some function call to change stack
   printf("%d", *from_f); //Will print some random value
   return 0;
}

实际上，同样适用于块。从技术上讲，可以在块结束后清除块局部变量。因此，在循环的每次迭代中，旧地址可能是无效的。这是不正确的，因为 C 编译器出于性能原因确实将这些变量放在同一个地址，但你不能依赖它。

您需要了解的是内存是如何分配的。如果你想实现一个列表，它就是一个不断增长的结构。记忆从何而来？您不能从堆栈中分配太多内存，而且一旦您从函数返回，内存就会失效。因此，您需要从堆中分配它（使用malloc）。