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

int main()
{
    int i=0;
    printf("%d,%d,%d\n",i++,--i,i++);
    return 0;
}

按照我们的理解，这道题目太简单了嘛，不就是0,0,0。因为函数传参从右向左，i=0，先进行i++,i先赋值，那么取值为0，然后自增，i变成1。接着--i,先自减，i变成0，再赋值，取值为0。最后i++，先赋值，取值为0，再自增，i变成1。理完思路，你不禁会想，这道题没有一点意思，哈哈，先别高兴太早，等运行完结果验证一下......

结果是：0 1 0，与我们分析的结果有出入，回过头再去分析我们的思路，没有问题啊！那么问题出在哪里？看来我们只知其一不知其二，不如反汇编之后，从汇编指令来分析编译器i++,++i的底层实现原理，来解决我们的问题。

汇编指令

int i=0;
00EA13BE  mov         dword ptr [i],0 
	printf("%d %d %d\n",i++,--i,i++);
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 
00EA13D7  mov         edx,dword ptr [i] 
00EA13DA  sub         edx,1 
00EA13DD  mov         dword ptr [i],edx 
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 
00EA13F2  mov         esi,esp 
00EA13F4  mov         edx,dword ptr [ebp-0D0h] 
00EA13FA  push        edx  
00EA13FB  mov         eax,dword ptr [i] 
00EA13FE  push        eax  
00EA13FF  mov         ecx,dword ptr [ebp-0D4h] 
00EA1405  push        ecx  
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) 

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。