在MCU编程中局部变量赋初始值的重要性

在C语言编程过程中，由于计算需要，会使用各种各样的变量，用于给需要访问的地址取个名称，方便编程中使用，代码维护者也容易理解。

这里先给大家分享一个案例，让大家意识到变量赋初始值的重要性。

某用户在基于瑞萨的MCU：RA6T2做开发时，发现一个问题，MCU发出的CAN数据帧总是莫名其妙的出错，比如应用中明明只使用了CAN的扩展帧，但是使用捕捉工具总是能捕捉到远程帧，出现远程帧的情况毫无规律可言，有时添加一个定时器中断，该现象就不会出现了，有时修改了代码里某处跟CAN没有任何关系的代码，该问题又会出现，过了两周时间调试无果。在介入Debug时发现，他使用的是CAN扩展帧，扩展帧使用29位ID标识符，而且对ID区数据定义了一个如下结构体：

他在需要发送CAN帧时，申请一个如上结构体的临时变量can_id，在把can_id.id赋值后，再把该变量的地址传递给CAN的发送函数，在发送函数里使用如下语句把id的数据写入CAN的发送消息缓冲寄存器：

如下图，其中第30位的0表示数据帧，并不是远程帧，31位的1表示扩展帧。

用户是把can_id的所有数据赋值给了CFDTMID0寄存器，假如can_id.dummy中第二个位是1，会有什么后果呢？CFDTMID0.TMRTR=1，即CAN会发送远程帧。

用户又问：我没有给dummy赋值啊，为什么dummy的第二个位会变成1呢？这就是问题所在了，就是因为他没有给can_id.dummy赋值，所以can_id.dummy有可能为任意的值。下面详细分析一下，为什么这个局部变量的值会随意变化。

大家知道，变量根据存储类型和用途，一般可以分成：全局变量和局部变量。全局变量，就是指分配了固定地址的变量，全局变量可以在整个代码范围内使用。我们在申请全局变量时，有时对它赋一个初始值，也时也不会赋初始值，在代码上可能看不出有什么区别，但是编译器在编译程序时，是区别对待他们的。对于有初始化的变量，编译器还需要在Code Flash里（代码存储区）分配一段空间，把变量的初始值全部存储在该区域里，并且在MCU的启动代码里插入一段程序，把这些Code Flash区的初始值拷贝到变量对应的RAM地址中。假如上面的can_id是全局变量，并且申明变量的同时并按下图赋初始值：

这时can_id.dummy=0，如果代码中用户没有再赋值，它的值也不会变化，这样就不会发生用户的那个远程帧的问题了。对于没有赋初始值的全局变量，编译器只是分配RAM的地址，并不会修改RAM地址里的数据，那么这个变量的值就会依赖于MCU启动时RAM里的值了。为了避免未赋值的全局变量出现上述的问题，我们一般会在MCU启动代码里插入未赋初始值全局变量的清零操作，相当于做了一个未赋初始值的全局变量的初始化赋值操作。

像上面的案例，can_id申请的是局部变量，这又是什么情况呢？

因为MCU的RAM资源有限，为了最大限度的利用RAM，MCU会提前分配一块RAM区域，叫堆栈区，这块区域大家共用，对于只需要在某个函数内使用的变量，引入了局部变量概念。在开始执行该函数时，才从堆栈里分配地址给局部变量使用，函数执行结束后，该变量占用的RAM区域被堆栈回收，当下次再调用该函数，再重新分配RAM。因此对于局部变量，每次申请到的地址是不同的，该地址很可能是其它函数使用过并改写数据了的，因此每次函数调用时can_id.dummy的数据是不确定的。因为堆栈区里的数据是被反复利用的，即使MCU的初始化代码对堆栈区域做清零处理，也是没有意义的。

由此看来，局部变量在申请的时候赋一个初始值，是非常有必要的。虽然有时候赋初始值没有用，但是出现问题时常常是致命的，而且也是非常难以定位的，你可能觉得我的代码里后面肯定会赋值的，但是后面维护该项目的其他工程师并不一定意识到这一点。像类似上面的案例，我在其他用户当中也是经常见到的。因此软件工程师在编程的时候，一定要养成局部变量赋初始值的习惯。

来源：瑞萨MCU小百科
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审核编辑 黄宇