Risposta.

La dichiarazione e l'inizializzazione delle variabili sono la pietra angolare del linguaggio C, con regole molto rigide e a volte non ovvie. Dipende da come e dove hai dichiarato una variabile, il suo valore iniziale (riguardo l'inizializzazione) e la connessione con l'oggetto di memoria (riguardo la dichiarazione e la definizione).

Storia della questione

Il C risale a tempi in cui l'ottimizzazione della memoria era una priorità. Gli sviluppatori dovevano dichiarare e inizializzare le variabili da soli, altrimenti il comportamento del programma diventava imprevedibile. Nei moderni compilatori C, anche una piccola deviazione porta a errori di collegamento o a un'inizializzazione implicita "spazzatura".

Problema

Errori principali:

Le variabili automatiche non sono inizializzate per default
static e globali sono auto-inizializzate a zero
Si confondono dichiarazione e definizione, si verifica una definizione multipla o un simbolo non definito

Soluzione

Variabili automatiche (auto, per default locali): non sono inizializzate!
Static (funzione static, file static, globali senza extern): auto-inizializzazione a zero, se non è stato specificato un valore.
Dichiarazione: informa il compilatore dell'esistenza di una variabile — non viene riservata memoria (esempio: extern int x;)
Definizione: riserva memoria e può (o deve) essere inizializzata (esempio: int x = 42;)

Esempio di codice:

#include <stdio.h>

int global_var; // definizione, auto-inizializzazione = 0
static int static_global_var; // static-file, auto-inizializzazione = 0
extern int extern_var; // dichiarazione, definizione da qualche altra parte

void foo() {
    int local_var; // automatica, non inizializzata -> spazzatura
    static int static_local_var; // static, auto-inizializzata a 0
}

Caratteristiche chiave:

La posizione della variabile influisce sull'auto-inizializzazione
Definizione e dichiarazione non sono la stessa cosa!
extern/no extern: per variabili — riguardo alla dichiarazione/definizione, per funzioni — solo dichiarazione

Domande insidiose.

1. Le variabili automatiche (locali senza static e extern) sono inizializzate dal compilatore automaticamente a 0?

No, contengono spazzatura. Il loro valore non è definito, usarle prima dell'inizializzazione è un errore.

2. È possibile definire più volte una variabile con extern in diversi file?

No, è necessaria una sola definizione, le altre devono essere dichiarazioni tramite extern, altrimenti il linker restituirà un errore "multiple definition" o "undefined symbol".

3. Qual è la differenza tra la dichiarazione di una funzione e la sua definizione?

La dichiarazione è solo un prototipo (senza corpo); la definizione deve contenere il corpo della funzione. Per le variabili, la dichiarazione tramite extern non riserva memoria, mentre per le funzioni entrambe le forme sono consentite.

Errori tipici e anti-pattern

Aspettarsi un'auto-inizializzazione delle variabili locali automaticamente
Definizione multipla delle variabili globali nei file header
Uso scorretto di extern

Esempio dalla vita reale

Caso negativo

Una variabile globale int counter; è dichiarata in due file header. Il progetto ha generato un errore di collegamento multiple definition.

Vantaggi:

Copia veloce del codice

Svantaggi:

Errori di collegamento, messaggi di errore poco chiari del compilatore

Caso positivo

Nel header è specificato extern int counter;, definizione int counter = 0; — solo in un file C.