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printf的那些坑

只要是玩过C或者C++的童鞋们,对printf肯定是再熟悉不过了。下面有几个方法,你知道每个方法输出是什么吗?

 

void Test1(){    printf("hello %d");}void Test2(){    printf("hello %s");}void Test3(){    int a = 0;    printf("hello %s");}

 

可以肯定的是,上面三个方法都是错误的写法,但我们在跑这三个方法的时候,程序一定会crash吗?

为了回答这个问题,我们首先需要搞清楚printf这个函数本身是怎么玩的?

(注:以下代码都是由VC编译器编译并运行,结论只限于该编译器,编译选项是:Release模式下,关掉代码优化)

1. __cdecl

所谓__cdecl,C语言默认的调用协定,就是说是由调用者来回收栈空间,参数是从右到左压入栈。(很清楚调用协定相关的童鞋,可以直接pass)

举个列子来说明:

int __cdecl my_cdecl(int a, int b, int c){    return a + b + c;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    my_cdecl(123, 456, 789);    return 0;}

main函数对应的汇编代码:

PrintfTest!wmain:010f1010 55              push    ebp                                ;ebp入栈010f1011 8bec            mov     ebp,esp                            ;更新ebp010f1013 6815030000      push    315h                               ;789入栈010f1018 68c8010000      push    1C8h                               ;456入栈010f101d 6a7b            push    7Bh                                ;123入栈010f101f e8dcffffff      call    PrintfTest!my_cdecl (010f1000)     ;调用my_cdecl函数010f1024 83c40c          add     esp,0Ch                            ;回收栈空间,3*4 = 0Ch010f1027 33c0            xor     eax,eax010f1029 5d              pop     ebp010f102a c3              ret

上面的汇编代码验证了参数从右到左压栈——先压789,然后是456,最后是123;

以及main函数负责回收栈空间——add esp, 0Ch,3个int大小正好是12,在调用完my_cdecl函数后,将栈顶指针esp加12,保持了栈平衡。

2. printf

int __cdecl printf (        const char *format,        ...        );

以上是printf函数的声明,printf含有一个可变参数,即参数的个数是可变的。其实,正是因为__cdecl的调用者来回收栈空间的特性,才能实现可变参数的调用。因为只有调用者才知道传了多少个参数进去,才能正确回收栈空间。

_stdcall这种由被调用者来回收栈空间的就玩不了可变参数了。

一个正确的printf的例子

void Test(){    int a = 2014;    char* sz = "hello QQ";    printf("%s %d", sz, a);}

很容易就知道输出:hello QQ 2014

我们看一下printf怎么玩的:

0:000> u PrintfTest!Test L10PrintfTest!Test [d:\work\test\printftest\printftest\printftest.cpp @ 7]:013b1000 55              push    ebp013b1001 8bec            mov     ebp,esp;--------------------------------------------------------;这段代码是给局部变量a,sz赋值013b1003 83ec08          sub     esp,8013b1006 c745fcde070000  mov     dword ptr [ebp-4],7DEh013b100d c745f8f4203b01  mov     dword ptr [ebp-8],offset PrintfTest!GS_ExceptionPointers+0x8 (013b20f4)013b1014 8b45fc          mov     eax,dword ptr [ebp-4]013b1017 50              push    eax013b1018 8b4df8          mov     ecx,dword ptr [ebp-8]013b101b 51              push    ecx        ;---------------------------------------------------------013b101c 6800213b01      push    offset PrintfTest!GS_ExceptionPointers+0x14 (013b2100)        ;"%s %d"入栈013b1021 ff15a0203b01    call    dword ptr [PrintfTest!_imp__printf (013b20a0)]                ;调用printf013b1027 83c40c          add     esp,0Ch            ;回收栈空间,三个参数,12个字节013b102a 8be5            mov     esp,ebp013b102c 5d              pop     ebp013b102d c3              ret013b102e cc              int     3

当代码在调用printf之前,程序内存中当前线程栈的状态是怎样的?

image

 

我们可以得出结论:printf首先从栈顶取出格式化字符串并解析,根据其中%的个数(%%除外)从栈顶(除了格式化字符串)依次从上往下取参数用来显示。

因为printf在并不知道传入的参数到底有多少个,也就没有办法判定传入的参数个数或者类型是否匹配格式化字符串,它只能从栈顶(除了格式化字符串)依次往下取,不管这个值是不是传入的参数。

所以,如果参数个数或者类型不匹配格式化字符串的时候,运行结果就完全依赖于当前栈的状态。

 

回到题目开头的三个例子:

 

 

printf的那些坑