将printf移动到不同的行会产生不同的输出？(C)

Question

在C中,当我移动此printf行时:printf("%f\n", 5 / 2);对于不同的行,其输出会发生变化.有任何想法吗？

下面是代码:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>


int main()
{   

    int a = 65;
    char c = (char)a;
    int m = 3.0/2;

    printf("%c\n", c);              
    printf("%f\n", (float)a);       
    printf("%f\n", 5.0 / 2);        
    printf("%f\n", 5 / 2.0);        
    printf("%f\n", (float)5 / 2);   
    printf("%f\n", 5 / (float)2); 
    printf("%f\n", (float)(5 / 2)); 
    printf("%f\n", 5.0 / 2);        
    printf("%d\n", m);              
    printf("%f\n", 5 / 2);


    system("PAUSE");
    return(0);
}

继承人的产量:

A
65.000000
2.500000
2.500000
2.500000
2.500000
2.000000
2.500000
1
2.500000

如果我移动printf("%f\n", 5 / 2);到第一行之一(在输出A的那一行和输出65.000000的那一行之间),它将打印0.000000(这是有意义的)而不是现在的2.500000.有任何想法吗？

Answer 1

正如评论者所指出的，这条线printf("%f\n", 5 / 2);只是表现出未定义的行为。但让我们看看为什么您可能会在使用 System V ABI 的 x86-64 架构上得到这样的结果。

简而言之，前几个参数是通过寄存器进行通信的。选择取决于参数的类型：整数参数进入“经典”寄存器（edi、esi等），浮点参数进入 SSE 寄存器（xmm0、xmm1等）。

因为我们在格式字符串中给出了错误的类型，printf所以从错误的寄存器中读取参数。

让我们将您的程序简化为以下内容：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%f\n", 5/2);
    printf("%f\n", 5.0/2);
    printf("%f\n", 5/2);

    return 0;
}

现在让我们来看看 的反汇编main。我们从函数序言开始，它并不太特别：

   push   %rbp
   mov    %rsp,%rbp
   sub    $0x10,%rsp

然后，我们第一次调用printf，参数被传递到edi（它获取指向格式字符串的指针）和esi( 5/2，这是2由于整数除法）：

   mov    $0x2,%esi
   mov    $0x4005e4,%edi
   mov    $0x0,%eax
   callq  4003e0 <printf@plt>

但是，printf将读取"%f\n"格式并尝试从 中读取参数xmm0。就我而言，该寄存器的值为0，因此打印出0.000000。

在第二次调用中，参数显然是一个浮点数，它通过以下方式传递xmm0：

   movabs $0x4004000000000000,%rax
   mov    %rax,-0x8(%rbp)
   movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
   mov    $0x4005e4,%edi
   mov    $0x1,%eax
   callq  4003e0 <printf@plt>

现在，printf打印出预期的结果2.500000（您在此处看到的是0x4004000000000000，这就是 2.5 的 64 位浮点常量的样子）。我们传递它xmm0，它从 读取它xmm0。

第三次调用与第一个调用完全相同：

   mov    $0x2,%esi
   mov    $0x4005e4,%edi
   mov    $0x0,%eax
   callq  4003e0 <printf@plt>

发生的变化是对 的调用printf没有改变 中的值xmm0。当我们第三次调用时，它仍然包含第二次调用之前的常量 2.5 printf。在第三次调用时，printf将2.500000再次打印。

（当然，我们的函数以无聊的结束return 0：）

   mov    $0x0,%eax
   leaveq 
   retq