Ответ.

Объявление и инициализация переменных — краеугольный камень языка C с очень строгими и иногда неочевидными правилами. От того, как и где вы объявили переменную, будет зависеть даже её начальное значение (про инициализацию), а также связь с объектом памяти (про объявление и определение).

История вопроса

C восходит к временам, когда оптимизация памяти была приоритетом. Объявлять и инициализировать переменные разработчики должны были самостоятельно, иначе поведение программы становилось непредсказуемым. В современных C-компиляторах даже небольшое отклонение приводит к ошибкам линковки или неявной инициализации "мусором".

Проблема

Основные ошибки:

• Автоматические переменные неинициализированы по умолчанию
• static и глобальные — автоинициализированы в ноль
• Объявление и определение путают, возникает множественное определение или неопределённый символ

Решение

• Автоматические (auto, по умолчанию локальные) переменные: не инициализированы!
• Static (функция static, file static, глобальные без extern): автоинициализация нулём, если не задано значение.
• Объявление: говорит компилятору о существовании переменной — памяти не резервируется (пример: extern int x;)
• Определение: резервирует память и может (или должна) инициализироваться (пример: int x = 42;)

Пример кода:

#include <stdio.h>

int global_var; // определение, автоинициализация = 0
static int static_global_var; // static-файл, автоинициализация = 0
extern int extern_var; // объявление, определение где-то в другом месте

void foo() {
    int local_var; // автоматическая, не инициализирована -> мусор
    static int static_local_var; // static, автоинициализирована в 0
}

Ключевые особенности:

• Местоположение переменной влияет на автоинициализацию
• Определение и объявление не одно и то же!
• extern/нет extern: для переменных — про объявление/определение, для функций — только объявление

Вопросы с подвохом.

1. Автоматические переменные (локальные без static и extern) инициализируются ли компилятором автоматически в 0?

Нет, содержат мусор. Их значение не определено, использовать до инициализации — ошибка.

2. Можно ли много раз определять переменную с extern в разных файлах?

Нет, нужно одно определение, остальные — объявления через extern, иначе linker выдаст ошибку "multiple definition" или "undefined symbol".

3. Чем отличается объявление функции от её определения?

Объявление — только прототип (без тела); определение — обязательно содержит тело функции. Для переменных объявление через extern не резервирует памяти, а для функции обе формы разрешены.

Типовые ошибки и анти-паттерны

• Ожидание автоинициализации локальных переменных автоматически
• Множественное определение глобальных переменных в заголовочных файлах
• Некорректное использование extern

Пример из жизни

Негативный кейс

Объявляется глобальная переменная int counter; в двух заголовочных файлах. Проект слинковался с ошибкой multiple definition.

Плюсы:

• Быстрое копирование кода

Минусы:

• Ошибки линковки, непонятные сообщения компилятора

Позитивный кейс

В header прописан extern int counter;, определение int counter = 0; — только в одном C-файле.

Плюсы:

• Чистая компиляция, логичная структура

Минусы:

• Нужно помнить о разделении объявления/определения