Não é bem assim, tem vários pressupostos errados na pergunta.
O que não mudou
Esta é uma questão que não mudou em nada a execução do programa. Esta mudança é puramente uma nova forma do compilador trabalhar, mas ele não gera código diferente por causa disto.
Não há melhora na performance e não há consumo menor de memória. Tão pouco há piora ou aumento de memória. Não há malloc()
implícito colocado pelo compilador. Nem haveria motivo para haver.
Declaração de variável e o uso de malloc()
são coisas ortogonais, uma não depende da outra. Só o programador pode invocar o malloc()
, o compilador nunca faz isto.
Melhorias de performance podem ser obtidas pelo compilador independente dele ser ANSI inicial, C89, C90, C99, C11, C18 ou qualquer outro padrão da linguagem. Padrão da linguagem e versão do compilador são coisas diferentes. O compilador tem liberdade para fazer o que ele quiser desde que ele siga a especificação da linguagem (uma das listadas acima).
O fato você declarar uma variável antes no início da função ou mais perto do seu uso inicial não muda em nada o programa. Pode mudar se além da declaração também for feita a atribuição, mas aí é a atribuição que muda, em alguns casos.
O que muda
Declaração é apenas uma reserva de espaço para a variável. Note que eu disse para a variável e não para o objeto dela.
Stack X heap
Muitas variáveis tem seu objeto se confundindo com o próprio local de armazenamento dela. Caso de todos os tipos primários como int
, char
, float
, até mesmo sequência de dados como estruturas e arrays alocados na stack.
Tipos que usam ponteiros armazenam o ponteiro no local da variável e provavelmente alocará o objeto principal em outra área, possivelmente no heap através do malloc()
(explicitamente).
Este espaço reservado no stack é feito logo no início da execução da função. Em todo compilador C é assim, não importa que versão da especificação ele esteja compatível, até porque a especificação não fala nada sobre isto, mas é algo que na prática é assim.
Note que em C99 a reserva continua sendo feita no início da execução da função (isso é detalhe de implementação, mas todos compiladores agem assim). Com C99 só mudou um pouco a sintaxe permitindo que as declarações podem ser feitas fora do início do bloco de escopo, mas é só mudança sintática. Estas reservas são feitas em stack frames. Note que esta reserva não é uma alocação. O stack já está todo alocado na memória. Otimizações do compilador podem mudar um pouco este fluxo se ele decidir que é vantajoso.
A atribuição é feita no momento em que aparece no código. Se agora a atribuição está no meio da função, é claro que a atribuição ocorrerá naquele momento. Então se a atribuição depender de algo feito antes não haverá problema. Por isto hoje é muito comum declararmos e atribuirmos um valor para a variável no mesmo momento. Antes dos compiladores serem capazes de fazer isto (e alguns já eram capazes antes mesmo de existir o padrão já que padrões costumam oficializar o que os compiladores já fazem) era comum o programador declarar a variável e só atribuir no momento à frente quando ele tinha tudo como ele precisava para fazer isto, assim economiza um acesso à memória
Então não houve uma mudança fundamental na linguagem. Foi mais uma mudança na forma de compilar, trazendo apenas a vantagem de melhor organização do código já que é sempre melhor declarar a variável mais próximo do seu uso, e se possível, em um escopo menor.
E com esta mudança foi possível aproveitar melhor a memória, embora isto tenha pouca relevância.
No seu exemplo a reserva da memória é feita no C89 logo no começo do início da execução da função. No exemplo do C99 ela é feita só no início do bloco do for
. Isto traz a vantagem de que ela será "liberada" no próprio fim do for
ao invés do fim da função. Este espaço no stack pode ser reaproveitado pela função logo após o fim do for
e o nome da variável também pode ser reusado embora isto raramente seja algo interessante de fazer. A vantagem do reuso do espaço do stack raramente é algo relevante.
Conclusão
Este é um recurso introduzido para facilitar a vida do programador. Isto é que é importante. Com a forma C99 o programador gerencia melhor o código, entende melhor o que ele está fazendo, mantém em uma região menor o que ele realmente precisa usar. Internamente, na essência, nada mudou.
Coloquei no GitHub para referência futura.