-m32 在参数为 unsigned long long 时给出无法解释的问题

Question

给定以下代码，参数 printf 语句错误 'a':

#include <stdio.h>
void call(unsigned long long a, int b)
{
    printf("%lu,%d\n",a,b);
    printf("%llu,%d\n",a,b);
}
void main()
{
    call(0,1);
}

当你正常编译时，你会得到：

$ gcc m32.c
m32.c: In function ‘call’:
m32.c:4:12: warning: format ‘%lu’ expects argument of type ‘long unsigned int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’ [-Wformat=]
     printf("%lu,%d\n",a,b);
            ^
$ ./a.out
0,1
0,1

但是当你用 -m32 编译它时，你会得到以下输出：

$ gcc -m32 m32.c
m32.c: In function ‘call’:
m32.c:4:12: warning: format ‘%lu’ expects argument of type ‘long unsigned int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’ [-Wformat=]
     printf("%lu,%d\n",a,b);
            ^
$ ./a.out
0,0
0,1

显然，第一个 printf 是错误的，但是如您所见，在 printf 之后，打印中的第二个参数是错误的，而我不希望发生这种情况。我无法解释。这怎么可能？

Answer 1

你最好停在这里

 printf("%lu,%d\n",a,b);

提供的参数与转换说明符的预期类型不匹配会导致 undefined behavior。之后，无论发生什么，都没有人负责。

引用 C11，章节 §7.21.6.1

[...] If any argument is not the correct type for the corresponding conversion specification, the behavior is undefined.

Answer 2

理解你在说什么很重要。

printf("%lu,%d\n",a,b);

被printf()解释为：

有个long unsigned
有一个int

在这种情况下，你在撒谎 - 这不是真的。在您的情况下，这特别糟糕的是您的系统在 34 位和 64 位之间更改 unsigned long 的大小（就像我的一样）。

#include <stdio.h>

int main(void) {
        printf("sizeof(unsigned long): %zd\n", sizeof(unsigned long));
        printf("sizeof(unsigned long long): %zd\n", sizeof(unsigned long long));
        return 0;
}

$ gcc ll.c -o ll -m32 && ./ll
sizeof(unsigned long): 4
sizeof(unsigned long long): 8
$ gcc ll.c -o ll && ./ll
sizeof(unsigned long): 8
sizeof(unsigned long long): 8

所以，是的，它适用于 64 位（错误地），但对于 32 位 printf() 从堆栈中取出错误大小的值。

确保格式字符串与参数匹配非常重要。

我们可以对此进行测试（忽略那些有用的警告...）：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    unsigned long long x;
    int y;

    x = 0x8A7A6A5A4A3A2A1ALLU;
    y = 0x4B3B2B1B;

    printf("%lx - %x\n", x, y);
    printf("%llx - %x\n", x, y);

    return 0;
}

$ gcc ll.c -o ll -m32 && ./ll
ll.c: In function ‘main’:
ll.c:10:2: warning: format ‘%lx’ expects argument of type ‘long unsigned int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’ [-Wformat=]
  printf("%lx - %x\n", x, y);
  ^
4a3a2a1a - 8a7a6a5a
8a7a6a5a4a3a2a1a - 4b3b2b1b
$ gcc ll.c -o ll && ./ll
ll.c: In function ‘main’:
ll.c:10:2: warning: format ‘%lx’ expects argument of type ‘long unsigned int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’ [-Wformat=]
  printf("%lx - %x\n", x, y);
  ^
8a7a6a5a4a3a2a1a - 4b3b2b1b
8a7a6a5a4a3a2a1a - 4b3b2b1b

可以看到在32位的运行中，x的值被break分割了！ printf() 已经采用了 'first' 32 位，然后是 'next' 32 位，而实际上我们为它提供了一个 64 位值 - 字节顺序使它变得有点更混乱。

如果您想对可变大小进行规定，请在此处查看我的回答：

Answer 3

@Attie 回答得好！另外，因为你触发了我低级的热情:)我会尝试从另一个角度来回答这个问题。

如您所知，在 x86 架构 中，函数参数通过 stack 发送，而在 x64 架构 函数参数通过寄存器发送（按顺序为 RDI、RSI、RDX、RCX、R8、R9）。

因此，与您的问题相关的重要一点是，当您编译 32 位时，printf 调用的参数是通过堆栈发送的。这是您的堆栈在两次 printf 调用之前的样子：

堆栈中的每个矩形块都由一个 32 位数字表示（因为您处于 x86 体系结构中）。您想发送一个 64 位数字作为 printf 的第一个参数！为此，编译器将 unsigned long long 数字拆分为两个 32 位部分，并将它们分别压入堆栈。这就是为什么您在堆栈中得到两个零以及整数中的一个值的原因。

现在分析一下printf的第一个调用。

0,0

由于它具有 "%lu,%d\n" 格式说明符，因此它必须从堆栈中获取一个无符号长整型和一个整型。 %lu在x86架构中是32位的，所以printf只从栈中取出一个块。在此之后，为整数再取一个块（因为我们只 "consumed" %lu 的两个零之一，我们将为 %d 得到另一个零）。

第二次调用printf输出正常值。

0,1

此调用是使用 "%llu,%d\n" 格式说明符完成的。 %llu 在 x86 体系结构中是 64 位的，因此 printf 从堆栈中取出 TWO 块，从而打印一个零。在此之后，它又从堆栈中取出一个块用于整数（这是具有一个值的块）。

您必须非常小心发送给 printf 函数的字符串格式说明符！ format string attack 是一种众所周知的攻击类型，它基于您在问题中展示的问题。

-m32 在参数为 unsigned long long 时给出无法解释的问题

-m32 gives unexplained issue when argument is unsigned long long

c

printf

format-specifiers