C语言printf函数深入分析.pdf

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。

#includestdio.h

intmain()

{

printf(HelloWorld!\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-quietmain.c-omain.i

#1main.c

#1命令行

#1main.c

...

externintprintf(constchar*__restrict__format,...);

...

intmain()

{

printf(HelloWorld！\n);

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-quietmain.i-omain.s

.filemain.c

.section.rodata

.LC0:

.stringHelloWorld!

.text

.globlmain

.typemain,@function

main:

pushl%ebp

movl%esp,%ebp

andl$-16,%esp

subl$16,%esp

movl$.LC0,(%esp)

callputs

movl$0,%eax

leave

ret

.sizemain,.-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printf的参数

如果是以\n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!\n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:

.stringhelloworld!\n

...

callprintf

...

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callputs指令里保存了无效的符号地址。

$as-omain.omain.s

$objdump–dmain.o

main.o：文件格式elf32-i386

Disassembly