靜態變量初始化？

Question

我想知道為什么C，C ++和Java中的靜態變量默認初零歸零？ 為什么局部變量不是這樣呢？

Answer 1

為什么靜態變量是確定性初始化而局部變量不是？

了解如何實現靜態變量。 它們的內存在鏈接時分配，並且它們的初始值也在鏈接時提供。 沒有運行時開銷。

另一方面，局部變量的內存在運行時分配。 堆棧必須增長。 你不知道之前有什么。 如果需要，可以清除該內存（零），但這會導致運行時開銷。 C ++哲學是“你不為你不使用的東西買單”，所以默認情況下它不會將內存歸零。

好的，但為什么靜態變量初始化為零，而不是其他值？

好吧，你通常想用這個變量做點什么。 但那你怎么知道它是否已被初始化？ 您可以創建一個靜態布爾變量。 但是它也必須可靠地初始化為某種東西（最好是假的）。 指針怎么樣？ 你寧願把它初始化為NULL而不是一些隨機垃圾。 結構/記錄怎么樣？ 它里面還有一些其他的數據成員。 將所有這些值初始化為默認值是有意義的。 但為簡單起見，如果使用“初始化為0”策略，則不必檢查單個成員並檢查其類型。 您只需將整個內存區域初始化為0即可。

這不是真正的技術要求。 如果默認值不是0，但仍然是確定性的，那么初始化的語義仍然可以被認為是合理的。 但那么，這個價值應該是什么？ 你可以很容易地解釋為什么使用0（雖然它確實聽起來有點武斷），但是解釋-1或1024似乎更難（尤其是變量可能不足以容納該值，等等）。

並且您始終可以顯式初始化變量。

並且您始終擁有C ++標准的第8.5.6段，其中說“靜態存儲持續時間的每個對象都應在程序啟動時進行零初始化”。

有關詳細信息，請參閱以下其他問題：

• 全局內存是用C ++初始化的嗎？
• 以下短語在C ++中的含義是什么：零，默認和值初始化？

Answer 2

C ++標准的第8.5.6段規定：

“靜態存儲持續時間的每個對象都應在程序啟動時進行零初始化”

（標准還說局部變量的初始化是未定義的）

至於為什么，標准沒有說;）一個猜測是，它的實施相當容易，沒有任何額外的缺點。

Answer 3

說到java：

必須先初始化局部變量才能訪問它，因為這是一個安全的好處。 如果確定變量，編譯器會檢查您。

static或類變量（使用Object類型）使用null初始化，因為編譯器無法檢查它們是否在編譯時初始化。 如果程序訪問非初始化變量，則不會讓程序失敗，而是使用null隱式初始化程序。

具有本機類型的變量無法獲取null值，因此非局部變量初始化為0或false ，作為回退。 當然，這不是最佳解決方案，但我不知道更好的解決方案。 ;-)

Answer 4

所以在某種程度上，這些只是語言設計者的設計決策。 但是在Java中做出這些決定的可能原因是：

• 對於靜態/成員變量，如果你要將它們初始化為某個東西，則零是一個方便的值，因為（a）它通常是一個合適的值，意思是“沒有設置為任何其他特殊的”，並且是你將擁有的值無論如何在某些情況下，例如櫃台; （b）在內部，零可以用於“特殊”值，特別是在對象引用的情況下表示null。
• 對於局部變量，給它們沒有默認允許強制程序員在讀取變量之前設置一些值的規則，這實際上可以用於允許編譯器發現某些錯誤。

在局部變量的情況下，也可以想到可以聲明局部變量（在字節碼/機器代碼級別實質上意味着分配堆棧空間/移動堆棧指針）但是然后從未在特定代碼路徑中實際寫入/讀取。 因此，沒有默認值可以避免在這些情況下進行不必要的設置默認操作。

不過，我再說一遍，這些都是設計決定。 它們本質上是在JVM實現方便和程序員方便之間的權衡。

NB在C / C ++中，“靜態”變量對Java中的靜態變量意味着不同的東西！

Answer 5

我不知道java，我懷疑它與java中的靜態/本地不同。

至於c和c ++，它是關於程序員關心他們的代碼效果和喜歡控制。 每次程序進入范圍時，初始化局部變量都意味着執行額外的代碼。 對於經常被稱為可能是災難的功能。

Answer 6

這與C / C ++中“僅為你使用的東西付費”的概念有關。

對於靜態變量，可以在不生成代碼的情況下進行初始化。 目標文件包含數據段中變量的初始值，當OS加載可執行文件時，它會在程序開始執行之前加載並映射此數據段。

對於局部變量，沒有代碼就無法初始化它們，因為它們沒有初始化一次，每次進入它們的范圍時都應該初始化它們; 它們也被分配在堆棧中，並且當分配發生時，一般情況下堆棧中的初始值就是之前的情況（除了那些罕見的時刻，你比以前增長了更多的堆棧）。

因此，為了隱式初始化一個局部變量，編譯器需要生成代碼而程序員沒有明確命令它這樣做，這完全違背了“哲學”。

關於Java，據我所知，變量總是在程序進入其范圍時初始化，無論它們是否是靜態的。 它們之間唯一顯着的區別是靜態變量的范圍是整個程序。 鑒於此，所有這些行為都是一致的。

Answer 7

這只是一個猜測，但它可能是靜態的方式，因為它易於實現，並且很有用。

編譯器可以將所有變量共同分配到一個連續的內存區域，然后在調用main()之前發出代碼（單個memset()調用）以清除它。 在許多情況下，它還可以依賴操作系統的可執行文件格式的功能，如果該格式支持“ bss部分” ，則由加載程序清除。 這可以節省可執行文件中的空間

static unsigned char megabyte[1 << 20];

並且可執行文件不會增長一兆字節。

對於局部變量，這些都不適用; 它們是“動態”分配的（通常在堆棧上），清除它們將浪費資源，因為它們通常很快就會分配給它們。