function scope外的动态分配

Question

如果我想创建一个用作全局变量的数组，以防万一我已经知道大小我可以这样做：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int array[]={1,1,1,1};

int main()
{
    printf("%d", array[0]);
}

但是，这不适用于malloc 。 确实，下面的代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int* array=malloc(4*sizeof(int));

int main()
{
    printf("%d", array[0]);
}

将返回一个错误（ error: initializer element is not constant ）。 但是，如果我尝试在 function 的 scope 内部执行相同操作，则没有问题。

我相信关于动态分配的工作原理，我肯定缺少一些东西。

到底是怎么回事？ 如何在任何 function 的 scope 之外动态定义一个数组并将它们用作全局变量？

Answer 1

在 C 语言中，代码只能在 function 主体中执行。

当您尝试在malloc之外调用 malloc 时，第二个代码无效。

在 C 中使用全局变量被认为是一种不好的做法，因此如果不是 100% 必要，请尽量避免使用它。

如果你想要一个全局指针：

int *array;

int main(void)
{
     array = malloc(100);
     /* .... */
}

一些编译器支持非标准扩展。 例如，在 GCC 中，您可以使用该属性在调用 function main之前执行代码

int* array;

void __attribute__((constructor)) aray_const(void)
{
    array = malloc(4 *sizeof(*array));
    if(array) memcpy(array, (int[]){1,2,3,4}, 4 * sizeof(*array));
}

int main()
{
    printf("%d %d %d %d\n", array[0], array[1], array[2], array[3]);
     /* .... */
}

https://godbolt.org/z/bz4YjzfK5

Answer 2

在 C 中，存储持续时间为 static 的对象可以通过常量表达式进行初始化。 并且在文件 scope 中的第二个程序中声明的指针array与文件 scope 中声明的任何 object 具有 static 存储持续时间。

来自C标准（6.7.9初始化）

4 具有 static 或线程存储持续时间的 object 的初始化程序中的所有表达式应为常量表达式或字符串文字。

此外，function malloc分配未初始化的 memory。因此调用 printf

printf("%d", array[0]);

在任何情况下都可以调用未定义的行为。

您可以使用 main 中的赋值运算符按以下方式重写您的程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int *array;

int main( void )
{
    size_t n = 4;
    array = malloc( n * sizeof( int ) );

    if ( array != NULL )
    {
        int value = 1;
        for ( size_t i = 0; i < n; i++ )
        {
            array[i] = value++;
        }

        for ( size_t i = 0; i < n; i++ )
        {   
            printf( "%d ", array[i] );
        }
        putchar( '\n' );
    }

    free( array );
}

或者您可以使用 function calloc而不是malloc 。 在这种情况下，分配的 memory 将被零初始化。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int *array;

int main( void )
{
    size_t n = 4;
    array = calloc( n, sizeof( int ) );

    if ( array != NULL )
    {
        for ( size_t i = 0; i < n; i++ )
        {   
            printf( "%d ", array[i] );
        }
        putchar( '\n' );
    }

    free( array );
}

请注意，当不再需要时，您应该始终释放分配的 memory。