printf 可以在 C 程序中自动替换为 puts 吗？

Question

#include <stdio.h>

int puts(const char* str)
{
    return printf("Hiya!\n");
}

int main()
{
    printf("Hello world.\n");
    return 0;
}

此代码输出“嗨！”运行时。有人能解释一下原因吗？

编译行是： gcc main.c

编辑：它现在是纯 C，所有无关的东西都已从编译行中删除。

Answer 1

是的，编译器可能会将对printf 的调用替换为对puts 的等效调用。

因为您定义了自己的函数puts，与标准库函数同名，所以您的程序的行为是未定义的。

参考：N15707.1.3：

以下任何子条款中具有外部链接的所有标识符[这包括puts]始终保留用作具有外部链接的标识符。
...
如果程序在一个 它被保留的上下文（除了 7.1.4 允许的），或定义一个保留的 标识符作为宏名称，行为未定义。

如果您删除自己的puts 函数并检查程序集列表，您可能在生成的代码中找到对puts 的调用，而您在源代码中调用了printf。 （我已经看到 gcc 执行了这种特殊的优化。）

Answer 2

这取决于编译器和优化级别。 GCC 的最新版本，在一些通用系统上，经过一些优化，能够进行这样的优化（用 puts 替换简单的 printf，AFAIU 是合法的 w.r.t. 标准，如 C99）

您应该在编译时启用警告（例如，首先尝试使用gcc -Wall -g 进行编译，然后使用gdb 进行调试，然后当您对您的代码有信心时使用gcc -Wall -O2 进行编译）

顺便说一句，重新定义 puts 真的很难看，除非你是故意这样做的（即编写你自己的 C 库，然后你必须遵守标准）。您会收到一些undefined behavior（另请参阅this answer，了解 UB 的可能后果）。实际上，您应该避免重新定义标准中提到的名称，除非您真的很清楚自己在做什么以及编译器内部发生了什么。

另外，如果您使用像 gcc -Wall -static -O main.c -o yourprog 这样的静态链接进行编译，我敢打赌链接器会抱怨（关于 puts 的多个定义）。

但是 IMNSHO 你的代码是完全错误的，你知道的。

此外，您可以编译以获取汇编程序，例如与gcc -fverbose-asm -O -S；您甚至可以要求gcc 溢出很多 的“转储”文件，gcc -fdump-tree-all -O 这可能有助于您了解gcc 在做什么。

再一次，这种特殊的优化有效并且非常有用：任何 libc 的 printf 例程都必须在运行时“解释”打印格式字符串（特别处理%s等...）；这在实践中相当缓慢。一个好的编译器在可能的情况下避免调用printf（并替换为puts）是正确的。

顺便说一句，gcc 并不是唯一进行这种优化的编译器。 clang 也可以。

另外，如果你使用编译

gcc -ffreestanding -O2 almo.c -o almo

almo 程序显示Hello world.

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如果您想要另一个花哨和令人惊讶的优化，请尝试编译

// file bas.c
#include <stdlib.h>
int f (int x, int y) {
  int r;
  int* p = malloc(2*sizeof(int));
  p[0] = x;
  p[1] = y;
  r = p[0]+p[1];
  free (p);
  return r;
}   

使用gcc -O2 -fverbose-asm -S bas.c 然后查看bas.s；你不会看到任何对malloc 或free 的调用（实际上，没有发出call 机器指令），而且gcc 是正确 进行优化的（@ 也是如此） 987654352@)！

^{PS：Gnu/Linux/Debian/Sid/x86-64； gcc 是 4.9.1 版，clang 是 3.4.2 版}

Answer 3

在您的可执行文件上尝试ltrace。您将看到 printf 被编译器调用的 puts 替换。这取决于你调用printf的方式

一个有趣的阅读是here

Answer 4

大概你的库的 printf() 调用 puts()。

您的 puts() 正在替换库版本。