printf-小代码，大问题

Published on 八月 31, 2011

4,500

各位C、C++开发的朋友们，有没有想过小小的printf也会有陷阱呢？这篇文章，我们就深入来探究一下（代码均在suse10 32位系统下编译测试通过）。
废话不多说，直接上代码:

1 2	int64_t a = 1; printf("%d\n", a);

结果是多少呢？当然是1，你可能会说。
我们来看一下结果:

果然是1！但是你会不会以为是 a 首先被自动转化成了 int 类型，然后输入为 1的呢？
如果真这么简单，本文到此也该结束了。我们换一个写法：

1
2
3

int64_t a = 1;
int b = 2;
printf("%d, %d\n", a, b);

这次的结果是多少呢？1 和 2？真的吗？我们来看一下结果：

1, 0

好吧，你可能该惊讶了。然而这个结果的确是对的。
如果你还是觉得不可相信，我们再来看一个代码：

1 2	uint32_t uin = 1; printf("%llu\n", uin);

输入结果是：

13827625253599182849

这是个随机值。也许你会说，不对呀，应该是 1 呀？

这就涉及到 printf 的设计了，printf的第一个参数永远是字符串，他会解析每一个类似 %d 的结构，然后对指针做对应长度的偏移，如%d是4，%lld就是8。（为什么要偏移，请参看这里从printf谈可变参数函数的实现）
所以，当执行如下代码

1
2
3

int64_t a = 1;
int b = 2;
printf("%d, %d\n", a, b);

实际上两个%d分别取得是 a 的低4字节和高4字节，从而分别是1和0（这里还涉及到大小端的问题，本机是小端存储）。
而对于

1 2	uint32_t uin = 1; printf("%llu\n", uin);

也是一样的道理，先取到的uin作为低4字节，而高4字节则完全随机，从而得到了一个很大的随机数。
知道了这个原因，我们可以做一个测试：

uint32_t uin = 1;
uint32_t uin2 = 2;
printf("%llu\n", uin, uin2);
 
uint64_t uin3 = uin2;
uin3 = uin3 << 32;
uin3 += uin;
printf("%llu\n", uin3);

uin2比uin先入栈，所以uin2会在高位，uin会在低位。
如果按照我们所解释的，那两个结果应该完全一致，对不对？我们来看一下输出：

8589934593                                                                                                                                                  
8589934593

的确是一样的~

看完这篇文章，当再看到类型不匹配的printf时，心里是不是会感觉更恐怖？哈哈

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31 个评论在 “printf-小代码，大问题”

at2021 说：

2011年08月31日于 10:15 下午

学习了,不过还想请教博主,为什么printf在处理char和int的时候不会出现这种问题呢?

[回复]
Dante 回复:
八月 31st, 2011 at 10:57 下午
能给一下具体的代码？

[回复]
at2021 回复:
八月 31st, 2011 at 11:30 下午
int64_t a = 1;
int b = 2;
printf(“%d, %d\n”, a, b);

像这样的代码会出错,但是
int a = 0×31;
char b = ‘c’;
printf(“%c, %c\n”,a, b);
这段代码却不会出错
运行结果是 1, c

但是按照你的解释来看的话c应该是打印不出来的吧? 运行结果应该是1和一个空字符啊

[回复]
Dante 回复:
九月 1st, 2011 at 9:34 上午
http://blog.csdn.net/zdl1016/article/details/1698629

看看这篇文章就明白了~

[回复]
Dante 回复:
八月 31st, 2011 at 11:12 下午
看看这篇文章应该有帮助：
http://blog.csdn.net/zdl1016/article/details/1698629

[回复]
自由建客说：

2011年09月1日于 2:15 上午

你确定这段代码打印出来的是 1, 0 且编译器没有问题吗？
int64_t a = 1;
int b = 2;
printf(“%d, %d\n”, a, b);
更想不到你竟会如此分析！
若真输出 1, 0 明眼人一看就知道是编译器或 libc 有问题。

[回复]
自由建客回复:
九月 1st, 2011 at 2:19 上午
抱歉！晕了，累了，该睡了。

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一念天堂说：

2011年09月1日于 8:14 上午

这些东西在实际应用代码里面相当麻烦，比如很多日志采用这种格式字符串模式，当你更改变量类型的时候，往往会忘记同步更改格式字符，或者更有甚者，从32位平台迁移到64位平台，这就是噩梦，因为编译器帮不上忙。

[回复]
Dante 回复:
九月 1st, 2011 at 9:35 上午
对，而且非常不容易察觉。

[回复]
自由建客回复:
九月 1st, 2011 at 2:11 下午
编译器怎么帮不上了？ gcc 不是有所谓的 attribute 吗，加 -Wall 就报了。

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fanhe 说：

2011年09月1日于 9:29 上午

这问题是很经典的问题了, 第一个错了, 后面的全错.
好习惯是做好强制类型转换.

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Dante 回复:
九月 1st, 2011 at 9:35 上午
对，关键是还不易察觉。

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haohaolee 说：

2011年09月1日于 12:02 下午

这是一个经典的类型不安全函数的例子。可惜printf家族是如此趁手，难以舍弃啊。
希望C++11的可变模板参数能弄出个类型安全的printf来

[回复]
szwe 说：

2011年09月1日于 2:28 下午

表示ip的时候如果想用%d.%d.%d.%d的话就必须先用4个整形赋值原来是这个道理

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ebencheung 说：

2011年09月1日于 5:54 下午

@为什么printf在处理char和int的时候不会出现这种问题呢, 是因为printf在压栈的时候将uint8,char, short,unsigned short 转为4字节.

@这是一个经典的类型不安全函数的例子
gcc会检查 printf和scanf等内置函数, 会报warning.

自定义的变参函数则要增加 __attribute__ ((format (printf, m,n))) 可以检查可变参数. 仅gcc, m 是format的位置, n是…的位置.从1开始数不是从0. 对应的还有format(scanf,m,n). 如果是成员函数则要把this计算进去.

[回复]
ebencheung 说：

2011年09月1日于 5:58 下午

@printf在压栈的时候将uint8,char, short,unsigned short 转为4字节.
而scanf则不会, 再说scanf得到的是地址, 不知道多宽.所以没有自动转为4字节.
char buf[4] = {0}
sscanf(“1-2-3-4″,”%d%d%d%d”,buf[3],buf[2],buf[1],buf[0]); 将会输出不正确的结果, 原因是%d是4byte.而buf[0]只有1byte, buf[0]后面的3byte会被冲掉.

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FG 回复:
九月 27th, 2011 at 10:49 上午
仔细看看sscanf函数的声明再发帖吧。

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lxd 说：

2011年09月1日于 6:30 下午

格式化I/O标准的跨平台处理方式应该是采用中定义的宏（C99）
http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009604599/basedefs/inttypes.h.html

[回复]
识字说：

2011年09月6日于 4:42 下午

好久没逛博客了，呵呵，我来了。

[回复]
微博粉丝说：

2011年09月8日于 8:51 下午

博主，你既然这么懂博客，微博相比也玩吧。非常先关注你，从你这样比较好的博客里，可以看到很多适合经营微博的方法。

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crazy 说：

2011年09月15日于 10:37 上午

想问下，如果
printf（”%d”）: 不写后面的参数，这打印出来的是啥呢？printf要偏移4个字节，是printf栈后面的4个字节？

[回复]
Dante 回复:
九月 15th, 2011 at 10:39 上午
先入栈的4个字节。

[回复]
Lazy.monkey 说：

2011年09月20日于 9:29 下午

嗯。。。这个确实很难察觉！

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FG 说：

2011年09月27日于 10:41 上午

作者你好，你用的编译器版本是什么？

[回复]
FG 回复:
九月 27th, 2011 at 10:51 上午
代码在GCC4.6下运行结果是1，2

#include
#include

int main()
{
int64_t a = 1;
int b = 2;
printf(“%d %d\n”, a, b);
printf(“%lu %lu\n”, sizeof(a), sizeof(b));
return 0;
}

==============================
编译：

$ gcc test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:8:2: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 2 has type ‘int64_t’

=====================================

运行：

$ ./a.out
1 2
8 4

[回复]
Dante 回复:
九月 27th, 2011 at 7:40 下午
嗯？你是用64位机？

[回复]
Dante 回复:
九月 27th, 2011 at 7:41 下午
哦，看错了。。那就奇怪了，难道GCC的高版本做了优化么。。

[回复]
FG 回复:
九月 27th, 2011 at 10:40 下午
呃，我果然用的是64位机。
又用32位系统跑了一下，跟你原文中说的一模一样。
受教了

[回复]
seckcoder 说：

2011年10月15日于 9:34 下午

为什么64位机跑出来的结果就是正确的呢?

[回复]
x5miao 说：

2011年11月11日于 9:14 下午

按照C标准的规定，如果printf()的格式化字符串和后面的参数类型不匹配，则行为未定义。所以lz你的这个讨论应该是没有意义的吧，就像怎么讨论
int i=1;
int j=i+++i++;的结果都是没有意义的

[回复]
yafei.zhang@langtaojin.com 说：

2011年12月29日于 4:46 下午

请参考C99标准的 stdint.h 和 inttypes.h
不要用这些山寨方法得到了错误的结论, 还以为自己很了解printf函数一样.

[回复]

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