本地定义的数组在其定义的函数之外是否有效？答案

【问题标题】：Is a local defined array valid outside its function where it is defined?本地定义的数组在其定义的函数之外是否有效？
【发布时间】：2016-02-18 13:59:02
【问题描述】：

如果我们在SomeFunction 中定义一个数组，它在其范围内是有效的。但它实际上存储在哪里？局部变量通常存储在堆栈上，但我问自己是整个数组存储在堆栈上，还是只是指向数据字段的指针，数据实际存储在其中（比如调用在堆上分配内存的 malloc）。谈论在微控制器中的实现。

所以这个问题也让我想到了另一个问题。如果数据存储在堆中，如果指针将被保存到pdata并在不同的范围（SomeOtherFunction）中访问，这是否是一个有效的操作？数据是否可以在那里使用，或者我如何知道数据是否不再有效？

#define DATAFIELDLEN 127

static uint8_t* pdata;

static void SomeFunction()
{
    uint8_t dataField[DATAFIELDLEN] = {};

    // Write some stuff to the datafield

    pdata = dataField;  // Save pointer to the datafield
}

static void SomeOtherFunction()
{
    // Use datafield here
    for(uint8_t ii=0; ii<DATAFIELDLEN; ii++){
        // Dereference Data here
        someOperation(pdata[ii]);       // <-------- is the data valid here?
    }
}

void main() 
{
    SomeFunction();
    SomeOtherFunction();
}

另一种可能性是将这个文件的全局范围内的数据字段定义为static。然后数据存储在零初始化数据中，在整个文件中有效。但是在我提出的方法中，我想通过不始终保持此数据字段可用来节省 RAM 中的一些空间。或者还有其他有用的做法吗？

【问题讨论】：

您为什么不查找 C11 草案标准，6.2.4 Storage durations of objects？
"local" 是范围问题，而不是生命周期问题。不要将其与自动变量混淆！

标签： c arrays memory scope lifetime

【解决方案1】：

不，那里的数据无效。你可以让它有点有效，但这真的很危险。让我解释一下。

当您在SomeFunction() 中分配数组时，它会在堆栈上分配。这意味着一旦您从该函数返回，内存将在将来的某个时候被覆盖，因为堆栈被使用。您将取消引用指向您并未真正控制的内存区域的指针。有时您可能会侥幸逃脱，但这绝对是未定义的行为。

另一方面，虽然非常非常不建议，但您可以将该数组标记为static。如果你这样做了，它将不再在堆栈上分配，当它超出范围时你可以继续访问它。请注意，我不建议将此作为一个好的解决方案。

使这个保持有效的正确方法是malloc()它的内存并用pdata指向它。

【讨论】：

即使他会去使用malloc()，但我希望他不要忘记使用free()。
当然... 不言而喻。
这种数组在应用程序持续时间内存在的另一种方式是，如果声明后的代码进入无限循环，可能是在阻塞系统调用周围。并不少见，但超出了 C 的范围。

【解决方案2】：

不，dataField 是函数 SomeFunction() 的局部变量。一旦函数执行完毕，dataField 就不存在了。

在函数外部访问dataField 的任何方式（将其保存到全局指针，返回指针然后在调用者中使用它）都会导致无效的内存访问，进而调用undefined behavior。

为了详细说明这一点，引用C11 标准，第 §6.2.4 章，对象的存储持续时间，（强调我的）

对象的生命周期是程序执行的一部分，在此期间存储是保证为它保留。一个对象存在，有一个常量地址，33) 并保留它在其整个生命周期中的最后存储值。34) 如果一个对象在其外部被引用生命周期，行为未定义。当指针的值变得不确定时它指向（或刚刚过去）的对象达到其生命周期的终点。

另外，对于自动局部变量，

一个对象，其标识符被声明为没有链接且没有存储类说明符 static 具有自动存储持续时间，[...] 对于没有可变长度数组类型的此类对象，其生命周期会延长从进入与其关联的块直到该块的执行结束任何方式。

【讨论】：