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C语言里为何会有“2+2=5”的结果

2024-07-09 15:43:25   225人阅读

    写这篇原创文章是因为看到了极客中的一篇文章《有趣各种编程语言实现2+2=5》，其中C语言是这样实现的：

int main() {
char __func_version__[] = “5″; // For source control
char b[]=”2″, a=2;
printf(“%d + %s = %s\n”, a, b, a+b);
return 0;
}

    有些童鞋可能会说，这不是偷换概念吗，拿字符串和int相加，是滴，但在这里请这些童鞋暂且幽默一回，想一想为何a+b会得出5的结果？你们实际动手编译了吗？结果是为5吗？

    我动手编译了，结果不是5，确切的说是一个不可打印的ascii字符，所以console显示的是:2+2= ,稍对C堆栈布局略有了解的都知道，其实这段代码最后试图打印的是__func_version__里的字符串"5",但遗憾的是不同编译器，甚至同一种编译器用不通编译选项生成得stack布局是截然不同的，这就无法保证精确定位b之后3字节正好指向__func_version__。

    那么在gcc -O3下到底布局如何呢？我们略微修改一下代码：

#include <stdio.h>

int main() 
{
	//char b[]="2", a=2;
	char __func_version__[] = "5"; // For source control

	char b[]="2", a=2;
	printf("%p %p %p\n",__func_version__,b,&a);
/*
	for(int i=0;i<100;++i){
		printf("%d + %s = %s\n", i, b, i+b);
	}
*/
	printf("%d + %s = %s\n", a, b, a+b);
	return 0;
}

我们来看一下结果：

gcc -v

Using built-in specs.

COLLECT_GCC=gcc

COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/local/Cellar/gcc48/4.8.2/libexec/gcc/x86_64-apple-darwin13.0.0/4.8.2/lto-wrapper

Target: x86_64-apple-darwin13.0.0

Configured with: ../configure --build=x86_64-apple-darwin13.0.0 --prefix=/usr/local/Cellar/gcc48/4.8.2 --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++ --program-suffix=-4.8 --with-gmp=/usr/local/opt/gmp4 --with-mpfr=/usr/local/opt/mpfr2 --with-mpc=/usr/local/opt/libmpc08 --with-cloog=/usr/local/opt/cloog018 --with-isl=/usr/local/opt/isl011 --with-system-zlib --enable-version-specific-runtime-libs --enable-libstdcxx-time=yes --enable-stage1-checking --enable-checking=release --enable-lto --disable-werror --enable-plugin --disable-nls --disable-multilib

Thread model: posix

gcc version 4.8.2 (GCC) 

cs$gcc -std=c99 -Wall -O3 -g0 -o 5 5.c

apple@kissAir: cs$./5

0x7fff504fa920 0x7fff504fa930 0x7fff504fa910

2 + 2 = OP?


纳尼！肿么__func_version__还比b要小，那么不管b加什么正数都无法指向前者了，当然有些人会说了，可以整数回绕啊，我呵呵了。那也不行哦，那样就不是“2+2=5”鸟，而是"2+xxxxxxxxxx=5"鸟了哦。虽然可以改变两个字符数组变量的位置来解决这一问题，即b[]定义放在__func_version__前面，但那也要"2+16=5"哦，我不知道gcc有没有什么编译选项可以pack堆栈变量滴，但我知道#pragma pack(1)是可以打包结构变量滴，so很简单的我们可以添加如下代码：

#pragma pack(1)

typedef struct __foo {
	char *b;
	char a;
	char *__func_version__;
}foo;

void print_5_by_struct(void)
{
	foo foo_v = {"2",(char)2,"5"};
	printf("%p %p\n",foo_v.__func_version__,foo_v.b);
	printf("%d + %s = %s\n",foo_v.a,foo_v.b,foo_v.a+foo_v.b);
}

最终如愿以偿的打印了“2+2=5”，如果有其他童鞋知道gcc如何pack变量布局的，请告知本猫，在此感谢。

有些童鞋又会说了，你这样结构太累赘鸟，太墨迹，不爽快！也好办，没说只能用gcc啊，我们试试clang吧 :)

#include <stdio.h>

int main() 
{
	char __func_version__[] = "5"; // For source control
	char b[]="2", a=2;

	printf("%p %p %p\n",__func_version__,b,&a);
	printf("%d + %s = %s\n", a, b, a+b);
	return 0;
}

shell编译运行如下：

clang -v

Apple LLVM version 5.1 (clang-503.0.40) (based on LLVM 3.4svn)

Target: x86_64-apple-darwin13.2.0

Thread model: posix

apple@kissAir: cs$clang -std=c99 -Wall -O3 -g0 -o 5 5.c

apple@kissAir: cs$./5

0x7fff57925936 0x7fff57925934 0x7fff57925933

2 + 2 = 5


所以说学C啥的光死看书不中啊，要学以致用啊，在此抛砖引玉，谢谢各位观赏哦。大笑


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