2+2=5?

寫這篇原創文章是因為看到了極客中的一篇文章《有趣各種編程語言實現2+2=5》，其中C語言是這樣實現的：

int main() {
char __func_version__[] = “5″; // For source control
char b[]=”2″, a=2;
printf(“%d + %s = %s\n”, a, b, a+b);
return 0;
}

有些童鞋可能會說，這不是偷換概念嗎，拿字符串和int相加，是滴，但在這裡請這些童鞋暫且幽默一回，想一想為何a+b會得出5的結果？你們實際動手編譯了嗎？結果是為5嗎？

親自動手

我動手編譯了，結果不是5!!!

確切的說是一個不可打印的ascii字符，所以console顯示的是:2+2= ,稍對C堆棧佈局略有了解的都知道，其實這段代碼最後試圖打印的是__func_version__裡的字符串"5",但遺憾的是不同編譯器，甚至同一種編譯器用不通編譯選項生成得stack佈局是截然不同的，這就無法保證精確定位b之後3字節正好指向__func_version__。

那麼在gcc -O3下到底佈局如何呢？我們略微修改一下代碼：

#include <stdio.h>
int main() 
{
	//char b[]="2", a=2;
	char __func_version__[] = "5"; // For source control
 
	char b[]="2", a=2;
	printf("%p %p %p\n",__func_version__,b,&a);
/*
	for(int i=0;i<100;++i){
		printf("%d + %s = %s\n", i, b, i+b);
	}
*/
	printf("%d + %s = %s\n", a, b, a+b);
	return 0;
}

我們來看一下結果：

gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/local/Cellar/gcc48/4.8.2/libexec/gcc/x86_64-apple-darwin13.0.0/4.8.2/lto-wrapper
Target: x86_64-apple-darwin13.0.0
Configured with: ../configure --build=x86_64-apple-darwin13.0.0 --prefix=/usr/local/Cellar/gcc48/4.8.2 --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++ --program-suffix=-4.8 --with-gmp=/usr/local/opt/gmp4 --with-mpfr=/usr/local/opt/mpfr2 --with-mpc=/usr/local/opt/libmpc08 --with-cloog=/usr/local/opt/cloog018 --with-isl=/usr/local/opt/isl011 --with-system-zlib --enable-version-specific-runtime-libs --enable-libstdcxx-time=yes --enable-stage1-checking --enable-checking=release --enable-lto --disable-werror --enable-plugin --disable-nls --disable-multilib
Thread model: posix
gcc version 4.8.2 (GCC) 
cs$gcc -std=c99 -Wall -O3 -g0 -o 5 5.c
apple@kissAir: cs$./5
0x7fff504fa920 0x7fff504fa930 0x7fff504fa910
2 + 2 = OP?

還是不行?

納尼！腫麼__func_version__還比b要小，那麼不管b加什麼正數都無法指向前者了!

當然有些人會說了，可以整數迴繞啊，我呵呵了。

那也不行哦，那樣就不是“2+2=5”，而是"2+xxxxxxxxxx=5"了。

雖然可以改變兩個字符數組變量的位置來解決這一問題，即b[]定義放在__func_version__前面，但那也要"2+16=5"，我不知道gcc有沒有什麼編譯選項可以pack堆棧變量滴，但我知道#pragma pack(1)是可以打包結構變量滴.

so,很簡單的我們可以添加如下代碼：

#pragma pack(1)
 
typedef struct __foo {
	char *b;
	char a;
	char *__func_version__;
}foo;
 
void print_5_by_struct(void)
{
	foo foo_v = {"2",(char)2,"5"};
	printf("%p %p\n",foo_v.__func_version__,foo_v.b);
	printf("%d + %s = %s\n",foo_v.a,foo_v.b,foo_v.a+foo_v.b);
}

最終如願以償的打印了“2+2=5”，如果有其他童鞋知道gcc如何pack變量佈局的，請告知本貓，在此感謝。

用clang試一下

有些童鞋又會說了，你這樣結構太累贅鳥，太墨跡，不爽快！也好辦，沒說只能用gcc啊，我們試試clang吧 :)

#include <stdio.h>
 
int main() 
{
	char __func_version__[] = "5"; // For source control
	char b[]="2", a=2;
 
	printf("%p %p %p\n",__func_version__,b,&a);
	printf("%d + %s = %s\n", a, b, a+b);
	return 0;
}

shell編譯運行如下：

clang -v
Apple LLVM version 5.1 (clang-503.0.40) (based on LLVM 3.4svn)
Target: x86_64-apple-darwin13.2.0
Thread model: posix
apple@kissAir: cs$clang -std=c99 -Wall -O3 -g0 -o 5 5.c
apple@kissAir: cs$./5
0x7fff57925936 0x7fff57925934 0x7fff57925933
2 + 2 = 5

一句話總結

所以說學C啥的光死看書不中啊，要學以致用啊!!

在此拋磚引玉，謝謝觀賞。