2.1 对象 (Object)

1. 概念

对象的定义

对象是执行环境中数据存储的一个区域，其内容可以表示值。对象指那块存储本身，与源代码里用什么名字访问它无关：同一个对象可以被不同表达式访问，也可以暂时没有可见标识符（例如通过指针间接访问，或在复合字面量中创建）。

2. 对象的关键属性

对象的三组关键属性

每个对象至少包含三组关键属性：类型、存储期和值。类型决定这段存储如何被解释，存储期决定它何时创建与销毁，值表示当前状态。

3. 对象与标识符

标识符是源代码中的记号；对象是执行期实体。二者常常一一对应，也有例外：结构体成员没有单独的顶层标识符，却仍然对应对象；同一块存储也可以通过不同标识符间接访问（第 8 章指针一节会展开此话题）。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 10;
    int b = a;

    a = 15;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

可能的输出（示例）：

bash

a = 15, b = 10

4. 对象状态与不确定值

对象创建后不一定有可读的值

对象创建后不一定马上就有可读的值。自动存储期对象若未初始化，其值是不确定的，读取它通常没有语义保障；动态分配存储在写入前也没有有效值。

5. 习题

#10208

⚡2⏳2

阅读下面的程序，先写出输出，再回答问题。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 4;
    int b = a;
    int c = b;

    a = 9;
    b = a + 1;
    printf("%d %d %d\n", a, b, c);
    return 0;
}

1. main 的函数体里声明了几个 int 对象？a、b、c 三个名字与这些对象是什么关系？
2. 写出输出，并说明 c 为什么保持 4。
3. 把 b = a + 1; 改成 b = b + 1;，输出是什么？这一行读的是哪个对象？
4. 按第 2 节的三组属性，写出 c 在 printf 执行前的类型、存储期和值。

验收：原程序输出 9 10 4，改动后输出 9 5 4；第 4 问应说明 c 是自动存储期、类型为 int、值为 4。

#10209

⚡2⏳3

下面的程序想累加两次读数。用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 编译并运行。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int total;
    int reading = 5;

    total = total + reading;
    total = total + reading;
    printf("total = %d\n", total);
    return 0;
}

(1) [2.1] 抄下编译器的完整警告，指出是哪个对象、哪一行触发的。

(2) [3.2] 本机运行输出 total = 10。这个结果为什么不能说明程序正确？读取一个未初始化的自动对象，标准给了什么保证？

(3) [3.2] 给出两种修改：一种在声明处初始化，一种在第一次使用前赋值。两种都要求 -Wall -Wextra 下没有任何输出，且运行结果为 total = 10。

(4) [4.3**] 把累加的对象换成 malloc 得到的一块存储：包含 <stdlib.h>，写 int *p = malloc(sizeof *p);，不写入就直接读 *p 并累加，最后调用 free。GCC 13.2 的提示是 '*p' may be used uninitialized [-Wmaybe-uninitialized]，把警告与修改前后的输出都记下来。这一问用到第 8 章和第 11 章的内容，可以跳过。

验收：前三问中，修改后的程序在 -Wall -Wextra 下没有任何输出，运行打印 total = 10。

#10210

⚡3⏳3

下面的程序想把三个对象的当前值轮换：执行后 a 得到 b 的原值，b 得到 c 的原值，c 得到 a 的原值。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;

    a = b;
    b = c;
    c = a;
    printf("%d %d %d\n", a, b, c);
    return 0;
}

1. 先写出输出，再运行核对。轮换完成了吗？哪一步覆盖了后面还要用的值？
2. 只增加一个临时对象，写出正确的轮换，输出应为 2 3 1。
3. 不借助任何临时对象，也不使用加减、异或等运算，只用赋值能否完成这个轮换？从对象保存的是值而不是名字的角度说明理由。
4. 把同样的做法用在四个对象 w、x、y、z 上（初值依次为 1、2、3、4），要求 w 得到 z 的原值、x 得到 w 的原值、y 得到 x 的原值、z 得到 y 的原值。连续执行两轮并打印，验证两轮的结果。

验收：第 2 问输出 2 3 1；第 4 问第一轮后为 4 1 2 3，第二轮后为 3 4 1 2。

#10211

⚡4⏳3拓展

下面的程序用指针访问同一个对象，也构造了没有名字的对象。指针的完整规则在第 8 章，这里只按给出的写法照做。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int live = 21;
    int *alias = &live;
    int copy = live;

    *alias = 25;
    copy = copy + 1;
    printf("%d %d %d\n", live, *alias, copy);

    alias = &copy;
    *alias = 30;
    printf("%d %d %d\n", live, *alias, copy);
    printf("%d\n", alias == &live);
    return 0;
}

1. 先写输出再核对。第一组输出里 live 和 *alias 为什么相同？
2. 第二次打印时 *alias 与 copy 相同，而 live 不变。此时 alias 指向哪个对象？两个 printf 之间，程序里的对象总数变了吗？
3. int *p = &(int){7}; 构造出的对象有名字吗？写出程序打印 *p、再通过 p 改成 10 后再次打印的结果，并说明这块存储在什么时候存在。
4. 把第 3 问的写法用两次，分别写成 int *p = &(int){7}; 和 int *q = &(int){7};，打印 p == q。预测结果并运行验证；再写 int *r = p; 后打印 r == p。两次比较的结果为什么不同？
5. 用一段话说明：为什么说“程序操作的是对象，而不是名字”，用本题中的 live、alias、copy 与那个没有名字的对象各举一例。

验收：第 1、2 问的两次打印依次为 25 25 22 与 25 30 30，最后一行打印 0；第 3 问打印 7，改成 10 后再打印 10；第 4 问 p == q 为 0，r == p 为 1。