C语言printf()函数深入分析.doc

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1、C语言ｐｒintｆ（）函数深入分析 说起编程语言,C语言大家再熟悉不过.说起最简单的代码，Ｈellowoｒld更是众所周知。一条简单的printf语句便可以完成这个简单的功能，可是　priｎｔf背后到底做了什么事情呢?可能很多人不曾在意，也或许你比我还要好奇！那我们就聊聊pｒintｆ背后的故事.一、pｒintf的代码在哪里？显然，Hｅllowｏｒld的源代码需要经过编译器编译，操作系统的加载才能正确执行。而编译器包含预编译、编译、汇编和链接四个步骤。＃ｉnｃlｕde＜stdio．ｈ〉ｉntmaiｎ（){   pｒｉntf（

2、”Ｈeｌlo　Ｗoｒld！＼ｎ”)；   　rｅturｎ０；}首先，预编译器处理源代码中的宏，比如#ｉｎclｕde.预编译结束后，我们发现printf函数的声明.$／ｕsr/lib/gcc/i６86-linｕｘ—ｇnu/4。7/cｃ１—E－ｑuiｅt main。ｃ　－o　ｍain.i＃1　”main．c”＃1　”〈命令行〉"＃1”ｍaiｎ．ｃ"..。ｅxterniｎt　pｒintf（constcｈar＊__resｔｒict__ｆormａt，.。．）；。。.iｎtmａin()｛ ｐrintｆ（＂HｅlloWｏrld！ｎ＂）

3、； ｒeturn0;｝然后编译器将高级语言程序转化为汇编代码。＄／ｕsr/lib/ｇcｃ/ｉ6８６－lｉnux-ｇnu／４．7/cc1-ｆprｅprｏｃesｓed　—ｑｕｉet main．i　－oｍain．s   .fiｌｅ     "mａiｎ。c"   　。seｃtion  　．ｒodaｔａ.ＬＣ０:   　.string   ”Ｈｅlｌo　World！"   　.text   。glｏｂl    　main   。type     main，＠fｕnctiｏnｍain：   pｕsｈl     ％ebp   movl 

4、     %esp, %eｂp   anｄl      ＄—1６， %esp   　ｓｕbl      　$１6，  ％esp   ｍovl      　$.ＬＣ０，(％esｐ）   　ｃall      putｓ   　ｍovl      ＄０,   %eax   leａｖe   ret   。size     　main，．-maiｎ。.．我们发现ｐrｉｎtｆ函数调用被转化为caｌｌｐｕts指令，而不是cａllprｉnｔf指令,这好像有点出乎意料。不过不用担心,这是编译器对ｐrｉntｆ的一种优化。实践证明，对于prin

5、tf的参数如果是以＇＇结束的纯字符串，prｉntf会被优化为putｓ函数，而字符串的结尾＇＼n’符号被消除。除此之外，都会正常生成callpriｎtf指令。如果我们仍希望通过printf调用”HｅlｌｏWorld　！”的话,只需要按照如下方式修改即可.不过这样做就不能在printf调用结束后立即看到打印字符串了，因为ｐuts函数可以立即刷新输出缓冲区。我们仍然使用pｕts作为例子继续阐述。   .ｓectｉon  .ｒｏdata。LC0：   ．striｎg   　”ｈeｌloworld！"   ..．   　

6、call      ｐrinｔｆ．.。接下来，汇编器开始工作。将汇编文件转化为我们不能直接阅读的二进制格式--可重定位目标文件,这里我们需要gcc工具包的oｂjdump命令查看它的二进制信息.可是我们发现cａll　pｕts指令里保存了无效的符号地址。＄as—omain.ｏmａｉn。s＄objdｕmｐ–dmａin.ｏｍａiｎ。o：    文件格式　ｅlf３2—i３86Ｄisasｓｅmblyｏf　ｓeｃtｉoｎ．tｅxt：00００0000＜ｍain>：  0： ５5                   　push  %ebp 

7、 1： 　89e5                moｖ   %esp，%ｅｂp  　3: ８3ｅ4　f0            　 　and   $0xffffffｆ0,%esp  　6: ８3ec　10             　ｓub   $0ｘ10,%ｅｓp  　９： ｃ７04２4000000　00   moｖｌ  　＄0x0,（％esp） 10： e8　fcffffff      cａll  　11〈ｍａiｎ+0ｘ11＞ 15： 　b8000000　０0      ｍoｖ   　＄0x0,%eax 1a： 　c9

8、                   lｅaｖｅ  　1b： c3                   reｔ而链接器最终会将puts的符号地址修正.由于链接方式分为静态链接和动态链接两种，虽然链接方式不同，但是不影响最终代码对库函数的调用。我们这里关注ｐrｉnｔｆ函数背后的原理，因此使用更易说明问题的