使用 goto 跳过变量声明？

Question

我正在阅读 C Programming - A Modern Approach 以学习 C 编程语言 K.N.King 并且注意到 goto 语句不能跳过可变长度数组声明。

但现在的问题是：为什么goto跳转允许跳过定长数组声明和普通声明？更准确地说，根据 C99 标准，这些示例的行为是什么？当我测试这些案例时，似乎声明实际上没有被跳过，但这是正确的吗？声明可能被跳过的变量可以安全使用吗？

1.

goto later;
int a = 4;
later:
printf("%d", a);

2.

goto later;
int a;
later:
a = 4;
printf("%d", a);

3.

goto later;
int a[4];
a[0] = 1;
later:
a[1] = 2;
for(int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
  printf("%d\n", a[i]);

Answer 1

我想在没有血淋淋的内存布局细节的情况下解释这一点（相信我，当使用 VLA 时，它们会变得非常血腥；有关详细信息，请参阅@Ulfalizer 的回答） .

所以，最初，在 C89 中，必须在块的开头声明所有变量，如下所示：

{
    int a = 1;
    a++;
    /* ... */
}

这直接暗示了一件非常重要的事情：一个块==一组不变的变量声明。

C99 改变了这个。在里面，你可以在块的任何部分声明变量，但是声明语句和普通语句还是有区别的。

事实上，为了理解这一点，您可以想象所有变量声明都被隐式移动到声明它们的块的开头，并且使其对前面的所有语句不可用。

这仅仅是因为 一个块 == 一组声明 规则仍然有效。

这就是为什么你不能 "jump over a declaration"。声明的变量仍然存在。

问题是初始化。它不会在任何地方得到 "moved"。因此，从技术上讲，对于您的情况，可以认为以下程序是等效的：

goto later;
int a = 100;
later:
printf("%d", a);

和

int a;
goto later;
a = 100;
later:
printf("%d", a);

如你所见，声明还在，跳过的是初始化。

这不适用于 VLA 的原因是它们不同。简而言之，这是因为这是有效的：

int size = 7;
int test[size];

与所有其他声明不同，VLA 的声明在声明它们的块的不同部分表现不同。事实上，一个 VLA 可能有完全不同的内存布局，这取决于它声明的位置。你不能 "move" 它超出你刚刚跳过的地方。

你可能会问，"all right, then why not make it so that the declaration would be unaffected by the goto"？好吧，你仍然会遇到这样的情况：

goto later;
int size = 7;
int test[size];
later:

您实际上希望它做什么？..

因此，禁止跳过 VLA 声明是有原因的 - 通过简单地完全禁止它们来处理上述情况是最合乎逻辑的决定。

Answer 2

不允许您跳过可变长度数组 (VLA) 声明的原因是它会扰乱 VLA 的通常实现方式，并且会使语言的语义复杂化。

VLA 在实践中可能实现的方式是通过动态（在运行时间计算）量递减（或递增，在堆栈向上增长的体系结构上）堆栈指针，以便为堆栈上的 VLA。这发生在声明 VLA 的地方（至少在概念上，忽略优化）。这是必需的，以便以后的堆栈操作（例如，将参数推送到堆栈以进行函数调用）不会占用 VLA 的内存。

对于嵌套在块中的 VLA，堆栈指针通常会在包含 VLA 的块的末尾恢复。如果允许 goto 跳入这样的块并通过 VLA 的声明，则恢复堆栈指针的代码将运行而相应的初始化代码已运行，这可能会导致问题。例如，堆栈指针可能会增加 VLA 的大小，即使它从未减少过，除其他外，这会使调用包含 VLA 的函数时被压入的 return 地址出现在相对于堆栈指针的错误位置。

从纯语言语义的角度看也是乱七八糟的。如果允许您跳过声明，那么数组的大小是多少？什么应该sizeofreturn？访问它是什么意思？

对于非 VLA 情况，您只需跳过值初始化（如果有），这本身并不一定会导致问题。如果您跳过像 int x; 这样的非 VLA 定义，那么存储空间仍将保留给变量 x。 VLA 的不同之处在于它们的大小是在运行时计算的，这使事情变得复杂。

附带说明一下，允许在 C99 块内的任何位置声明变量的动机之一（C89 要求声明位于块的开头，但至少 GCC 允许它们在块内作为扩展名）是为了支持 VLA。能够在声明 VLA 的大小之前在块中更早地执行计算是很方便的。

出于某些相关原因，C++ 不允许 gotos 跳过对象声明（或对普通旧数据类型的初始化，例如 int）。这是因为跳过调用构造函数但仍在块末尾运行析构函数的代码是不安全的。

Answer 3

使用 goto 跳过变量声明几乎可以肯定是一个非常糟糕的主意，但它是完全合法的。

C 区分变量的 lifetime 和它的 scope.

对于函数内未使用 static 关键字声明的变量，其范围（其名称可见的程序文本区域）从定义扩展到最近的封闭块的末尾。它的生命周期（存储持续时间）从进入区块开始，到退出区块结束。如果它有一个初始化器，它会在（如果）达到定义时执行。

例如：

{  /* the lifetime of x and y starts here; memory is allocated for both */
    int x = 10; /* the name x is visible from here to the "}" */
    int y = 20; /* the name y is visible from here to the "}" */
    int vla[y]; /* vla is visible, and its lifetime begins here */
    /* ... */
}

对于可变长度数组 (VLA)，标识符的可见性是相同的，但对象的生命周期从定义开始。为什么？因为在该点之前不一定知道数组的长度。在示例中，不可能在块的开头为 vla 分配内存，因为我们还不知道 y 的值。

跳过对象定义的 goto 会绕过该对象的任何初始值设定项，但仍会为其分配内存。如果 goto 跳入一个块，则在进入该块时分配内存。如果没有（如果 goto 和目标标签在同一块中处于同一级别），则该对象已经分配。

...
goto LABEL;
{
    int x = 10;
    LABEL: printf("x = %d\n", x);
}

当printf语句执行时，x存在并且名字可见，但是初始化被绕过了，所以是一个不确定的值。

该语言禁止 goto 跳过可变长度数组的定义。如果允许，它将跳过为对象分配内存，任何引用它的尝试都会导致未定义的行为。

goto 语句 do have their uses。使用它们来跳过声明，尽管语言允许这样做，但这不是其中之一。

使用 goto 跳过变量声明？

Skip variable declaration using goto?

c

arrays

goto

variable-declaration