C变量真的都可以使用{0}来初始化吗？

楔子

不知道大家编码时有没有遇到过这样的情况：在一个函数中定义了一个局部的结构体变量，这个结构体里包含了很多不同类型的成员，导致在初始化该结构体成员时，每个成员都要赋对应的初值。就像下面这样：

c 代码:

   struct {
       char a;        // 字符
       int b;            // 整型 
       int* c;        // 指针
       int d[3];      // 数组
   } str_value = {.a = '\0', .b = 0, .c = NULL, .d = {0,0,0}};

“有考虑过直接使用 ={0} 来对结构体变量赋初始值，但又害怕产生不可预料的行为。”
有上面 👆 这样的想法是因为 C 语言中的整型变量使用 0 来初始化是显而易见的，就是整数 0，但字符、指针和数组这些看起来与整型数不那么匹配的变量类型，使用 0 真的可行吗？

我想这是很多初学者甚至工作多年的老鸟都疑惑的问题。那么要解开这个困惑，我们就先从编译器的行为开始分析。

编译器行为

还是以上面的 str_value 变量为例，我们在定义这个变量时会有两种情况，可能定义为静态变量（全局变量），或是定义为非静态变量（局部变量） 。当定义为静态变量时，往往不需要考虑初始化的问题。

尽管我们知道变量是在定义时就应初始化，否则其值会是内存中的任意“垃圾值”。但我们往往相信编译器与我们多年的“共事”已经心生情愫，绝不会坑我们，它一定会引导所定义的变量自动赋予正确的初始值 😶。

事实也的确如此~ 那编译器在赋值时到底赋了什么呢？
答：当静态变量定义时，编译器会给未显式初始化的成员自动分配 0 值。

其实通过窥探编译器这一行为，基本就认定了开发者在进行初始化时可以使用 ={0} 来操作，这相当于是在模仿编译器的行为。

不同类型处理 0 值

到这里，我们仅仅知道用 0 值初始化行为没有错，但我们还不了解为什么可以用 0 来对不同类型的变量进行初始化。这就涉及到每种类型在处理 0 值时的底层逻辑了。

字符

字符与整数值的转换需要参考 ASCII 码，其中数值 0 对应的字符是 NUL（空字符）。在 C 语言中，没有专门的“空字符”类型，而是直接用整数值 0 或转义字符 '\0' 来表示。所以 0 等于 '\0'，在 C 语言中 '\0' 就是字符类型的默认初始值，因此同样也可以用 0 来表示。

指针

通常指针的默认初始值为 NULL（空指针），这个和字符 NUL 很像，但我们不去从这个角度考虑它和 0 值的关系，而是看看 C 语言标准库中是如何定义 NULL 这个宏的。

以 GCC 为例，在 <stddef.h> 这个标准头文件中，有这么一行代码：#define NULL ((void*)0)，它的含义是『定义一个宏 NULL，它代表地址 0x00』，更直白地说，就是如果我强行把电脑内存地址 0x00 处的值改为 n，那么 NULL 解引用后的值就是 n。因此，代码 str_value.c = NULL; 就相当于 str_value.c = ((void*)0);。

在机器中，地址 0x00 是绝对的禁区，操作系统会通过内存管理单元（MMU）硬性保护这片区域，任何程序都无权对其进行读写操作。从操作系统内核的角度看，地址 0x00 的值通常是 0。但这其实也不是 0 值与地址 0x00 混用的根本原因，实际上 C 标准为了类型安全和程序员便利而引入的一条特殊规则：An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast to type void*，因此，在使用 0 值对指针赋值时，其实会自动转换为 (void*)0，代码 str_value.c = 0; 等同于 str_value.c = ((void*)0); 等同于 str_value.c = NULL;。

数组

数组本质上是整型、字符或指针等类型的集合，处理 0 值的原理与单变量处理是没有区别的，只要认真看完上面的内容基本就能理解。

但需要注意的是，数组和结构体初始化时的 ={0} 操作和赋值时 =0 操作是不同的，在 C 语言中进行 ={0} 初始化是一种聚合赋值的行为，会把所有成员都赋 0 值。

变量初始化问题延申

• 静态变量在未确定初始化值前，推荐不进行手动初始化（可依赖编译器自动零初始化）；
• 非静态局部变量和常量一定要进行显性初始化；
• 数组和结构体在初始化赋 0 值时可以使用 ={0} 的方式，而非必须 memset 方式，但这个数组必须是大小确定的。