在C/C++中初始化数组是好的编程实践吗？

Question

我最近遇到一个案例，需要比较两个文件（黄金和预期）以验证测试结果，尽管写入两个文件的数据相同，但文件不匹配。

进一步调查发现，有一个结构包含一些整数和一个64字节的字符数组，在大多数情况下未使用字符数组的所有字节，并且数组中的未使用字段包含随机数据，这导致了不匹配。

这让我想问一个问题，是否在C / C ++中初始化数组也像Java一样是良好的实践？

- sand

Answer 1

在使用变量之前对内存/变量进行初始化是一个好的实践 - 未初始化的变量是 bug 的主要来源，往往非常难以追踪。

当将数据写入文件格式时，初始化所有数据是一个非常好的想法：它使文件内容更加清晰易读，如果有人错误地尝试“使用”未初始化的数据（请记住，可能不仅仅是你自己的代码读取数据），那么就不容易出现问题，并且使文件更易于压缩。

唯一不初始化变量的好理由是在性能关键的情况下，其中初始化在技术上是“不必要”的并会产生显着的开销。但在大多数情况下，初始化变量不会造成显着的损害（特别是如果它们只是在使用之前立即声明），但它会通过消除常见的 bug 来节省您大量的开发时间。

- Jason Williams

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只是一些指示，都是朝着同一个方向：尽可能使用最小的范围来定义变量。在声明后直接初始化。将变量仅用于一个目的。如果您打算使变量不改变值，请使用const。这些提示的主要原因是：它们提高了可读性，并减少了在代码更改期间出现微妙错误的机会。现在的代码可能没有错误，但是遵循这些提示可以更容易地保持每次代码更改时无错误。 - Tobias Langner

尽可能在一个语句中定义并初始化。 - user123456

不要在不合适的地方初始化变量。当循环变量在for语句中初始化时，for循环更易读。你的变量可能已经在循环之前声明了。 - Patrick Schlüter

Answer 2

在数组中使用未定义的值会导致未定义的行为。因此，程序可以产生不同的结果。这可能意味着您的文件最终略有不同，或者程序崩溃，或者程序格式化您的硬盘，或者程序导致恶魔从用户的鼻子里飞出来(http://catb.org/jargon/html/N/nasal-demons.html)。

这并不意味着创建数组时需要定义数组值，但必须确保在使用任何数组值之前初始化它。当然，确保这一点的最简单方法是在创建数组时这样做。

MyStruct array[10];
printf( "%f", array[2].v ); // POTENTIAL BANG!
array[3].v = 7.0;
...
printf( "%f", array[3].v ); // THIS IS OK.

不要忘记，对于大量的POD数组，有一种简便方法可以将所有成员初始化为零。

MyPODStruct bigArray[1000] = { 0 };

- Michael Anderson

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+1 对于速记法，我经常使用这种风格。但需要注意的是，没有具体证据，但我相信 = {0} 格式可以像 Win32 ZeroMemory (http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa366920%28VS.85%29.aspx) API 一样进行优化，取决于编译器的需求和优化设置。 - dirtybird

只有在编译器可以证明不会产生可观察的差异（即，所有值随后都被设置）时，才能将其优化。在这种情况下，由于数组被写入文件中，它肯定会产生可观察的差异。 - caf

Answer 3

我强烈反对给出的观点，认为这样做是“消除常见错误来源”或“不这样做会影响程序的正确性”。如果程序使用未初始化的值，则存在错误并且不正确。初始化值并不能消除此错误，因为它们在第一次使用时通常仍然没有预期的值。但是，当它们包含随机垃圾时，程序更有可能在每次尝试时以随机方式崩溃。始终具有相同的值可能会导致更具决定性的崩溃行为，并使调试更容易。

对于您的具体问题，覆盖未使用部分是良好的安全实践，因为它们可能包含来自先前使用的内容，您不希望将其写入文件中，例如密码。

- Secure

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我见过很多人只是认为初始化变量就可以解决所有问题。不，这只是在你把指针初始化为NULL时有所帮助，这样就总是会发生一些事情而不是只在某些地方出现问题，然后你都快被折磨疯了还要试图追踪它。还有一些情况，你在调试时会执行相同的代码块多次，如果你有逻辑缺陷，可能会走进意外的路径，因为变量/数组等恰好出现在相同的内存位置，使用先前的值。 - dirtybird

Answer 4

有关两种不同的编程风格，即在声明变量时初始化和在必要时初始化，可以写一篇大文章。我与一个始终在声明变量时初始化的人共同完成了一个大项目，而我现在明确更倾向于第二种类型。 始终初始化变量比不初始化带来了更多微妙的错误和问题，我将尝试解释为什么，并回忆我发现的情况。 第一个例子：

struct NODE Pop(STACK * Stack)
{
  struct NODE node = EMPTY_STACK;

  if(Stack && Stack->stackPointer)
    node = Stack->node[--Stack->stackPointer];

  return node;
}

这是另一个人编写的代码。这个函数是我们应用程序中最热门的函数（你可以想象在三叉树上对500,000,000个句子进行文本索引，FIFO堆栈用于处理递归，因为我们不想使用递归函数调用）。 这是他编程风格的典型特征，因为他系统地初始化变量。那段代码的问题在于初始化时隐藏了memcpy，以及结构体的另外两个副本（顺便说一下，它们并不是对memcpy的调用，gcc有时候很奇怪），所以在项目中最热门的函数中有3个副本+一个隐藏的函数调用。 重写它为

struct NODE Pop(STACK * Stack)
{
  if(Stack && Stack->stackPointer)
    return Stack->node[--Stack->stackPointer];
  return EMPTY_STACK;
}

只有一份副本（在SPARC上运行时具有补充优势，该函数是叶子函数，由于避免了对memcpy的调用，因此不需要构建新的寄存器窗口）。 因此，该函数速度提高了4倍。

我曾经发现另一个问题，但不记得确切的位置（所以没有代码示例，抱歉）。一个变量在声明时被初始化，但在循环中使用，在有限状态自动机中使用switch。问题是初始化值不是自动机的状态之一，在极其罕见的情况下，自动机无法正常工作。通过删除初始化程序，编译器发出的警告表明变量可能在正确初始化之前就被使用。然后很容易修复自动机。 道德：防御性地初始化变量可能会抑制编译器非常有用的警告。

结论：明智地初始化您的变量。系统化地做这件事只不过是在跟随一种货物崇拜（我的同事是最糟糕的货物崇拜者，他从不使用goto，总是初始化变量，使用大量静态声明（你知道它更快（实际上在SPARC 64位上非常慢），即使函数有500行也将所有函数inline（使用__attribute__((always_inline))当编译器不想要时）

- Patrick Schlüter

Answer 5

如果您不初始化c++数组中的值，那么这些值可能是任何值，因此如果您想要可预测的结果，最好将它们清零。

但是，如果您像使用空终止字符串一样使用char数组，则应该能够使用适当的函数将其写入文件。

尽管在c++中，使用更多面向对象的解决方案可能会更好。例如：向量、字符串等。

- zmbush

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不，如果您访问未初始化的内存，则程序中存在错误。系统地初始化变量往往会生成不必要的写访问。 - Patrick Schlüter

Answer 6

记住，保持数组未初始化可能具有性能优势。

只有从未初始化的位置读取数组才是不好的。如果它们一直存在而从未从未初始化的位置读取，则没有问题。

此外，如果您的程序存在错误，使其从数组中未初始化的位置读取，则通过防御性地将所有数组初始化为已知值来“掩盖”它并不是解决错误的方法，只会使其在以后浮出水面。

- zaharpopov

Answer 7

首先，如果不初始化数组、变量等，将会影响程序的正确性。

其次，在这种情况下，似乎不初始化数组并没有影响原始程序的正确性。相反，程序旨在比较文件，但它不知道足够多关于文件格式，以判断文件是否存在“有意义的差异”（“有意义”的定义由第一个程序定义）。

与其抱怨原始程序不如修复比较程序，让它更了解相关的文件格式。如果文件格式没有很好地记录文档，则您有理由抱怨。

- Max Lybbert

Answer 8

我认为在C++中的良好实践是使用std::vector<>而不是数组。当然，这对于C语言无效。

- Gorpik