printf多个自增自减表达式的底层实现原理

提起i++（i--）和++i（--i），相信大家非常熟悉。两者的区别是：前者是先赋值，然后再自增或自减；后者是先自增或自减，后赋值。但是当printf函数与多个自增自减表达式结合起来，编译器实现i++（i--）和++i（--i）的原理你真的了解吗？今天，我们从一道有意思的题目揭开printf多个自增自减表达式底层实现的面纱......

源程序

按照我们平时对自增自减运算符表达式的理解，我们预期的结果应该是：0,0,0

具体的理解过程是：函数参数的压栈是从右向左压的，所以先把i++产生的临时量0先压入栈，i的值变成1，再经过–i使i变成0，然后将0再压入栈，最后又将i++的临时量i=0压入栈，最后i的值是1，这样压入的结果就是0,0,0了。这种压栈过程其实是每计算出一个参数的值就压入栈。

但是实际结果却是：0,1,0

这是为什么呢？

原因是我们在调用标准库函数printf之前，对所传入的参数进行了遍历，将计算之后的结果保存在寄存器中，并当做实参压入栈中，由于CPU中寄存器的数量是有限的，所以在运算过程中使用了临时量，暂时保留变量的值。其运算的过程可以通过汇编指令来分析。

汇编指令

汇编指令的分析

（1）先将0,放入到变量i中。

00EA13BE  mov         dword ptr [i],0

（2）将i的值0，放入到寄存器eax,再将eax的值放入到一个地址为[ebp-0D0h]的临时变量中，临时变量中的值为0。接着又把变量i的值0,放入到寄存器ecx中，ecx加1，值为1，最后将ecx的值放入到变量i中，此时i值为1。

00EA13C5  mov         eax,dword ptr [i] 
00EA13C8  mov         dword ptr [ebp-0D0h],eax 
00EA13CE  mov         ecx,dword ptr [i] 
00EA13D1  add         ecx,1 
00EA13D4  mov         dword ptr [i],ecx 

（3）将i值放到寄存器edx中，此时edx的值为1，再将edx的值减1，edx值为0，再将edx的值放入变量i中，此时i值为0。

00EA13D7  mov         edx,dword ptr [i] 
00EA13DA  sub         edx,1 
00EA13DD  mov         dword ptr [i],edx 

（4）将变量i的值放入寄存器eax中，此时eax的值为0，将eax的值放入到地址为[edp-0D4h]的临时量中，此时临时量的值为0。接着又把变量i的值，放入到寄存器ecx中，ecx的值为0，再将ecx的值加1，放到变量i中。

00EA13E0  mov         eax,dword ptr [i] 
00EA13E3  mov         dword ptr [ebp-0D4h],eax 
00EA13E9  mov         ecx,dword ptr [i] 
00EA13EC  add         ecx,1 
00EA13EF  mov         dword ptr [i],ecx 

（5）将寄存器esp的值放入esi中

00EA13F2  mov         esi,esp 

（6）将地址为[ebp-0D0h]临时量的值0，放入到寄存器edx中，再将edx的值0压入栈中。

00EA13F4  mov         edx,dword ptr [ebp-0D0h] 
00EA13FA  push        edx  

（7）将变量i的值1，放入寄存器eax中，再将eax的值1压入栈中。

00EA13FB  mov         eax,dword ptr [i] 
00EA13FE  push        eax  

（8）将地址为[ebp-0D4h]临时量的值0，放入到寄存器ecx中，再将edx的值0压入栈中。

00EA13FF  mov         ecx,dword ptr [ebp-0D4h] 
00EA1405  push        ecx

（9）压入字符串参数，保存下一条指令的地址，进入printf函数。执行完printf函数之后，继续执行下面的指令。

00EA1406  push        offset string "%d %d %d\n" (0EA573Ch) 
00EA140B  call        dword ptr [__imp__printf (0EA82BCh)] 
00EA1411  add         esp,10h 
00EA1414  cmp         esi,esp 
00EA1416  call        @ILT+310(__RTC_CheckEsp) (0EA113Bh) 

看完汇编代码，我们的问题就解决了！

总结

原来在调用printf函数时，先自右向左遍历所有参数，同时进行参数的计算，最终自右向左压参入栈。在上面汇编指令分析的过程，（2）（3）（4）步完成参数的遍历和计算的操作，（6）（7）（8）步完成自右向左压参入栈的操作。所以对于i++（i--），编译器必须先将变量i保存到一个临时量中，保证不受参数运算的影响，再进行自加/自减操作，最终将临时量的值压入栈中。对于--i（++i），对变量i直接进行自加/自减操作，无需保存到临时量中，最终直接去i的内存中取值进行压栈。值得注意的是：如果在--i之后对i进一步进行别的操作，那么最终压栈的数据很可能不是我们在--i或者++i时存入i的内存的值。正如本题中，i++之后，i的值变为1，在进行--i时，i内存的值变为0，之后又对i进行i++，i内存的值变为1，所以最终--i压入栈中的参数是1，并非我们所想的0。

启示

当代码分析结果与实际运行结果不一致时，善用汇编代码去分析底层实现原理。