关于不同编译器下C语言中自加(++)运算符的解释
这篇备忘是由同学发的一个疑问,确实我也忘了我在学的时候遇到这个问题么有,主要是很少这么用过,而且纯数学计算也没有怎么写过。因为相对来说,用matlab会更好。
其实C语言是门精美的语言,也是我认为最为舒服的语言,只是没有面向对象,扩展后的C++语法复杂性爆炸增长,而且各种库也比较蛋疼,MFC也成了昨日黄花,不知道Object-C如何,想必苹果用的东西应该还可以。要是哪天牛逼到自己写个C的面向对象扩展超集多好,按照自己理解来,语言名字想好了(这是最简单的工作),可惜没那本事,谁叫我编译原理学的很差呢。
闲言少叙,开始。
里面东西很浅显,汇编之类的很多年都没用过了,生疏的很,希望大牛们不要笑话,只是自己做个备忘。
不过这个疑问确实很好,我研究了一下。
程序如下,非常简单:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
intmain()
{
int a=1,b=3,c=0;
a=(++b)+(++b)+(++b);
printf("a=%d\nb=%d\n",a,b);
return0;
}
准确说这是故意为了明白自加运算符而做的程序,实际上这是很糟糕的一段代码,尽管它有一点的效率提升,为什么糟糕,原因在于不同的编译器的解释是不一样的。
我开始看到同学在VC下的运行结果我吃了一斤(也没胖),应该说我在学TC时候也应该接触类似的程序,但是并没有发现什么特殊的结果,但是确实没在VC下运行过。
于是我在GCC下运行了一次:发现跟VC结果一样的,当然,这两个编译器是不同的。
老大用C#运行了一次,结果是正常人理解的15。
GCC是多少呢?答案是16;自加后b的值都是一样的。
如果我们按照平常的理解,似乎是4+5+6=15;但是为什么GCC下是16呢?而且VC下也是16;而我要告诉你的是TC下是18;
刚才也试了刚学的python,发现这玩意没有自增运算。
我试了半天,也没理解这是怎么回事,算了,看看汇编代码把。
看一下汇编代码,说实话,LINUX没有用过汇编,学的8086汇编是基于Intel的,我们知道汇编是与硬件紧密联系的语言,不同平台上语法存在不同,伪代码也有所区别。
汇编代码有点多,在VC下也可以看,相对来说,代码要简洁多了,主要是屏蔽了一些底层的东西。
我们知道一段C代码,经过语法分析,预处理,编译,链接,最后成为可执行文件。在内存中,除了你编写的代码,还有堆栈段等一系列数据结构。作用不一而足。
我们看到关键的部分:a=(++b)+(++b)+(++b);
首先先解释下汇编,经过查阅,在LINUX下用的是AT&T汇编(我说一开始看这玩意怎么有点奇怪),与Intel几个不同点,大部分的伪命令是一致的;
加法,移动等操作,右边是目标操作数,左边是源操作数,与Intel正相反;
ADDL----刚开始有点发蒙,难道是加到左边?其实就是ADD,“L”表示操作数是32bit的LONG类型,我擦;
$0x3----0x么,16精制数好解释,前面美元符啥意思?取这个数的地址?后来查了一下,是立即数的表示,尼玛,就是Intel下面的mov esp 0x3
%esp-----esp么,寄存器,前面%,哎,不解释,还是一种表示记号,AT&T下面寄存器就是以%开头,esp等共有8个32bit寄存器,还有edx之类的。
我的能力也就能解释一下a=(++b)+(++b)+(++b)这段了:
1,首先是addl$0x1,0x1c(%esp),就是加1到右边的寄存器,0x1c似乎是地址标示
2,一样的语句;
3,mov语句,将自加后的esp值放到eax寄存器中;
4,add,将eax中数自加到本身;
5,addl,将esp再自加1,看到没有
6,现在再将esp加到eax寄存器中;
7,最后把eax中的值放入变量a中;
我们看到了这个表达式的执行过程,首先是将变量b自加了两次!!!然后相加,最后在自加一次b,再和前面的和相加得出最后结果。
怎么会自加两次呢?我们知道++b是先自加后使用,关键是我们怎么去理解“使用”这个词语?
a=(++b)+(++b)+(++b);
C语言中,语法分析是采用最大识别原则,就是从左向右,不断读进字符,直到无法解释为止。
那么对(++b)+(++b),显然括号的等级最高,把左边(++b)读到栈里面,先加了1,然后读进中间的”+”号,发现右边出现左括号,故继续读入字符,注意这时候“+运算”并没有执行,那么接着运算第二个(++b),这里面就有问题,到底是5呢,还是4呢?编译器直接在变量上自加,所以,是5,而且当+右方的()运算完成后才开始计算加法,也就是“使用”,但不是4+5,而是5+5,因为b已经是5了,也就是,编译器把b变量统一为最后自加结果。所以编译器的解释是5+5+6=16!!!
是不是可以这样理解,(++b)+(++b)认为是“使用”,毕竟相加了么,
即:(++b)+(++b)为一次运算,算出为5+5,然后b变量在5基础上自加一次,故有5+5+6=16;
很不幸,这样理解不对,我们看下这个例子:a=(++b)+(b++)+(b++),如果我们按照上述逻辑思考的话,应该是4+4+5=13,意即在(++b)+(b++)完成后,可以算是使用了,b++执行,所以b为4+1=5;可惜啊,答案是12;也就是编辑器是以表达式为单位来理解“使用”这个词语。但是这样理解似乎对a=(++b)+(++b)+(++b)又无法解释,如果以表达式为单位算使用,那么似乎应该是先做完自加,然后在相加,(这是从人的角度解释的)所以结果是6+6+6=18,但是GCC下不是,但是我要说的是,TC下编译器是这么理解的!!!
我们看下a=(++b)+(b++)+(b++)的情况:
从汇编上我们可以清晰看出执行流程。
似乎已经有点眉目:编译器!!
如果我们把程序修改如下:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int a=1,b=3,c=++b;
a=c+(++b)+(++b);
printf("a=%d\nb=%d\n",a,b);
return0;
}
其实大多数人理解的是这个意思,这个避免了自增的一个b=4丢失的问题,仅对三个有用,多了还是上面的解释。
似乎我们有了点答案,再玩玩把,我们看看a=(b++)+(b++)+(b++)会有什么结果。
有没有觉得非常犀利!!
看一下汇编语句:
三个自加操作,是在最后完成的!!!
也就是等于a=1+1+1,然后做三次自加运算。
那么试一下:a=(++b)+(b++)+(++b)+(++b)结果是多少呢?
前面两个似乎容易啊:
4+4=8,对呢,后面怎么玩呢?是先都自加还是一个个来呢?前面说过了,C语言是“最大口径”读入,从做到右一次完成运算(针对GCC编译器规则)。
所以,算出8以后,读入“+”,再读入右边(++b),运算出结果8+5=13,然后b+1=6;故而最后结果是13+6=19!
那么请问b=???
呵呵,一开始会说6吧,其实b=7,为什么,忘了还有个b++了吧,这是放在最后运算的部分。
如果是a=(++b)+(++b)+(++b)+(b++)+(++b)+(++b);如此易做图的表达式!我擦,也能写的出来。
结果是(GCC):a=37;b=9!!!其实主要是前两个++的理解:(++b)+(++b),要注意,++b并不是4,人们往往以为第一个是4,然后4+5,计算机并没有额外存储4这个数字,那么在都到下一个(++b)后,b=5,然后运算b+b=10,懂了吧?人类往往把4额外存储起来,就像这个式子表达的一样c=++b;a=c+(++b)+(++b);上面我已经做了演示。
下面我们看下TC的编译器理解:
TC下面执行b=3;a=(++b)+(++b)+(++b)是多少呢?答案是18;
可以看出TC编译器对此的解释是先全部做完自加运算得出最后的b值,然后再做加法运算,
本人尝试将TC反汇编一下,但是代码的可读性非常差。找了半天找到了关键部分:
[html] * Referenced by a CALL at Address:
|:0001.011A
|
:0001.01FA 55 push bp *把基址压倒堆栈
:0001.01FB 8BEC mov bp, sp *把堆栈偏移地址放入bp
:0001.01FD 56 push si
:0001.01FE 57 push di
:0001.01FF BF0100 &nb
补充:软件开发 , C语言 ,