變量的作用域與生命周期

Question

變量的作用域和生命周期之間有什么關系？ 如果一個變量超出范圍，它的內存是否允許被另一個變量覆蓋，或者是否保留空間直到函數離開。

我在 aksing 因為我想知道下面的代碼是否真的有效，或者 *p 是否可能是未定義的

foo() {
  int *p;
  {
    int x = 5; 
    p = &x;
  }
  int y = *p;


}

Answer 1

什么是范圍？

范圍是可以訪問變量的區域或代碼段。

什么是一生？

生命周期是對象/變量處於有效狀態的持續時間。

對於，自動/本地非靜態變量Lifetime僅限於它們的Scope 。
換句話說，一旦創建它們的作用域（ { , } ）結束，自動變量就會自動銷毀。 因此，名稱自動開始。

您的代碼示例有什么問題？

所以是的，你的代碼有一個Undefined Behavior 。

在您的示例中， *p范圍是創建后的整個函數體。
然而， x是一個非靜態局部/自動變量，因此x的生命周期以其作用域結束，即創建它的}的右大括號，一旦作用域結束x就不存在。 *p指向不再存在的東西。

請注意，技術上x不存在於其范圍之外，但是可能會發生編譯器沒有刪除x的內容，並且一個人可能能夠通過指針訪問超出其范圍的x內容（就像您所做的那樣）。但是，代碼這不是有效的 C++ 代碼。 這是一個調用未定義行為的代碼。 這意味着任何事情都可能發生（您甚至可能會看到x值是完整的），並且不應期望從這樣的代碼中可以觀察到行為。

Answer 2

C11 第 6.2.1 節第 2 段

對於標識符指定的每個不同實體，標識符僅在稱為其范圍的程序文本區域內可見（即，可以使用）。 由同一標識符指定的不同實體要么具有不同的作用域，要么位於不同的名稱空間中

.

C11 第 6.2.4 節第 2 段

對象的生命周期是程序執行的一部分，在此期間保證為其保留存儲空間。

在你的情況下， x是塊的本地，它的生命周期也是如此，因此x不能在塊外通過它的名字訪問，也因為它的生命周期僅限於它的塊，離開塊后x的地址將不再保留，因此將導致未定義的行為。

另一方面，例如，說一個static局部變量，在這種情況下，作用域是塊本地的，所以我們不能在塊外通過它的名字訪問，但生命周期是整個程序，所以我們可以使用程序運行時變量在程序中任何位置的地址。 這個例子應該有助於區分。

Answer 3

對象（即存儲值的實際底層事物）具有生命周期。

變量（即用來指代對象的東西）有作用域。

無論哪種方式， y = *p調用未定義的行為； x引用的對象是自動的，當x超出范圍時，它的生命周期結束。

Answer 4

變量的作用域和生命周期之間有什么關系？

正如奧利所說，變量有作用域和對象生命周期。 變量的范圍和它的生命周期是綁定的，但是你可以擁有生命周期超出創建它們的范圍的對象：

int* f() {
   int *p                    // Variable p
          = new int(1);      // object (call it x)
   return p;                 // p scope ends, p lifetime ends, x survives
}
int main() {
   int *q                    // Variable q
          = f();             // ... points to x
   delete q;                 // x lifetime ends, q is in scope, q is alive
}

在您的特定情況下， x變量在創建它的范圍關閉時結束其生命周期，因此您具有未定義的行為。

如果一個變量超出范圍，它的內存是否允許被另一個變量覆蓋，或者是否保留空間直到函數離開。

這是一個實現細節。 訪問變量在所有情況下都是未定義的行為，因為並非所有情況都必須相等，並且如果變量具有非平凡的析構函數，它將在作用域的末尾被調用，因此內存是否存在無關緊要：該對象不再存在。 也就是說，在許多情況下，當變量超出范圍時，編譯器不會釋放函數中的內存（即它們不會重新設置幀指針），但它們可能會重用相同的空間來保存同一函數中的其他變量。

Answer 5

我已經運行了你的程序，輸出是 5。盡管 x 變量在第二個 '}' 之后被銷毀，但輸出仍然是 5 是因為內存位置沒有被任何其他變量覆蓋。如果之后你有很多代碼第二個作用域的結尾，很可能之前由 'x' 擁有的內存位置被覆蓋了。

int x = 5; 
*p = &x;
}  //  x lifetime ends after this.but the number '5' is still there in that memory.
   //but it is possible to assign this memory (which previously belong to x) to a new var.

Answer 6

標准定義了一旦離開范圍就允許覆蓋內存。 編譯器實現使其保留和釋放。 編譯時優化可能會移動堆棧的分配，因此它們將不再反映您的順序。

您的代碼確實調用了未定義的行為，不應使用。 您的代碼實際上可能有效，因為在取 p 指向的值之后寫入 y 的值。