Aline744 发表于 2024-7-24 11:17:58

关于51单片机使用printf的bug

51单片机使用printf可能会出bug，比如printf("%X",0)，打印结果实际是FF，猜测是printf函数不适合八位单片机。有两种解决方法，一是使用printf("%X",(int)0)强行补0，还有就是用特殊的占位符%bd，%bx等等

JuncoJet 发表于 2024-7-24 11:50:44

历史遗留问题
Win32/64上，现在编译器 %X 都是4字节32位长度
TurboC编译器，这种16位编译器，2字节16位长度
C51是个差不多等同于ANSIC（C89），
printf("%X" <这个输出16位
,0); <由于8位环境，最小字节优化，这个是个8位数值
看到的是FF
实际是00FF，00忽略，所以得到FF，没毛病

lemontreen 发表于 2024-7-24 11:57:56

51年代太久远了

JuncoJet 发表于 2024-7-24 11:59:41

本帖最后由 JuncoJet 于 2024-7-24 12:09 编辑



差不多等效于这个结果

aidn 发表于 2024-7-24 12:25:23

00什么时候回等于00ff,0就是0扩展成00000000都不会变成00 ffffff或者0000ffff或者000000ff

JuncoJet 发表于 2024-7-24 13:08:03

aidn 发表于 2024-7-24 12:25
00什么时候回等于00ff,0就是0扩展成00000000都不会变成00 ffffff或者0000ffff或者000000ff

不是扩展问题，栈里结构问题
0是1一个字节，%X 2个字节，输出时0在栈里旁边是啥跟着显示啥

ssffzz1 发表于 2024-7-24 13:37:59

bug是肯定的了。

这个事情看起来是个类型提升的问题。

haisens 发表于 2024-7-24 14:21:39

自己不会用不要乱说。
原因是Keil C51中的printf()与标准的C库的printf()函数不一样。
使用C51的printf()函数打印%d/i/u/o/x/X格式时，你必须要指定该变量的存储格式l/L/b/B。
如果定义的变量c为char类型时。
printf("%bd\n",c);
printf("%bu\n",c);
printf("%bx\n",c);
c为uint16时，则需将%bd等改为%hd；
c为uint32时，则需将%bd等改为%ld；

就是必须要指定该变量的存储格式，这样做也是为了节约资源，毕竟8位处理器资源较少。

MF35_ 发表于 2024-7-24 15:51:32

本帖最后由 MF35_ 于 2024-7-24 15:56 编辑

我告诉你真正的原因把，上面说的都不太准确

首先C51是大端地址模式，而我们的PC是小端地址模式，如果你不明白什么是小端大端，百度吧

其次，C51库的printf是符合标准C库定义的

标准C库对printf中i、d、o、x、X使用的类型是int，对u使用的类型是unsigned int

而在C51编译器中，int是16位的，但C51的堆栈是1字节对齐的，对于没有规定形参长度的情况（比如print的未知参数），在参数入栈时，如果给入的实参是立即数（即没有规定实参的存储类型），那么编译器会按照能够存储该立即数的最小内存长度来入栈，也就是说0这个立即数会被当作字节入栈，而printf是不知道的。当printf解析到x的时候，它认为参数表里是个int，于是去参数表取了一个16位的数出来，这个16位数的地址和存入的字节0相同，但由于地址是大端的，所以0后面一个字节的内容被认为是int的低字节了，这个值是随机的，而你这里正好是0xff，所以整个16位的int就变成0x00ff了，由于你没有规定打印x的有效位个数，所以只打印两个ff，前面的00是不打印的

而你用printf("%x", (int)0）时，等于告诉编译器，把0这个值按照int类型入栈，所以不会出错，或者你使用print("%bx", 0)时，等于告诉编译器，取参数的时候按照字节取，所以也不会出错。

所以问题不在函数库，而是你没有理解printf函数以及编译器的工作原理


所谓形参，就是函数定义的时候规定的参数类型，比如
void func(int a)
这个函数中的a就是形参，它是int类型，你调用func函数时，你传入的任何能与int兼容的类型都会被转换为int入栈，比如func(0)时，0就一定会被按int入栈而不是字节
而printf函数的定义是
int printff(const char *fmt, ...)，看到后面的...了吗？这个就是不确定形参，对于不确定形参，C标准无法规定如何入栈，因此入栈方式是编译器决定的，在32位PC上，每个参数都必须至少是4字节，所以对于32位pc上的printf("%x", 0)调用，0是被当作32位数入栈的，对于64位pc，则是8字节入栈，即便你强制说明参数是1字节，也是按照4字节或8字节入栈，这就是处理器要求的堆栈对齐

而C51是8位机，它没有堆栈对齐，或者说它是1字节堆栈对齐，也就是如果编译器不知道一个参数的存储类型，它会尽可能以1字节入栈，比如
printf("%x", 0)，此时0是1字节入栈（char型）
printf("%x", (int)0)，此时0是2字节入栈（int型，因为你告诉了编译器存储类型）
printf("%x", 512)，此时512则是2字节入栈（int型）

MF35_ 发表于 2024-7-24 16:08:12

究其本质，其实就是编译器如何处理立即数的问题

立即数本身是没有存储类型的，比如0，比如1200，C编译器处理立即数的时候，会按照立即数值的大小与默认机器字长度去预设它的存储类型，比如0这个值，在1字节字长的机器上（即8位机）可以存储在1字节中，那么就当作1字节，而1200不能，就当作2字节。而在4字节字长的机器上（即32位机）可以存储在1字节中，但由于机器字长是4字节，所以它被当作4字节。

除非你给立即数加后缀，比如你写0I，意思是int类型的0，那么编译器就会按照机器的int类型去存储0，比如你写0L，就会按照long类型存储，同理还有0U和0UL。

或者你给出强制转换，比如(int)0或者（long)0，也是告诉编译器，强制按照这个类型存储。

但为什么我们在计算表达式中使用立即数时，即便没有强制转换，也没有给定后缀，依然能够正确计算呢？因为C语言在计算表达式的时候，表达式中的所有的存储类型，都会被临时扩展到表达式中最大的存储类型来计算，比如
int a = 0；
这个表达式中最大的变量长度是int，所以0被当作int传递给a，又比如
int a = 10;
char b = 1;
int c = a + 3 - b；
在c的表达式中，最大的变量长度是int，所以0被当作int处理，而b被扩展到int再计算

ssffzz1 发表于 2024-7-24 17:58:33

_main:
;        c1.c:14: printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
        mov        a,#0x12
        push        acc
        clr        a
        push        acc
        mov        a,#0xbb
        push        acc
        clr        a
        push        acc
        mov        a,#___str_0
        push        acc
        mov        a,#(___str_0 >> 8)
        push        acc
        mov        a,#0x80
        push        acc
        lcall        _printf
        mov        a,sp
        add        a,#0xf9
        mov        sp,a
;        c1.c:16: return 0;
        mov        dptr,#0x0000
;        c1.c:17: }
        ret
        .area CSEG    (CODE)
        .area CONST   (CODE)
        .area CONST   (CODE)
___str_0:
        .ascii "a=%d,b=%d"
        .db 0x0a
        .db 0x00
        .area CSEG    (CODE)
        .area XINIT   (CODE)
        .area CABS    (ABS,CODE)




#include <stdio.h>

int putchar(int c)
{
return c;
}

int
main(void)
{
char a=0xaabb;
char b=0x12;

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

return 0;



这个事，显然和编译器有关系，我觉着和printf的实现也有关系。
我手里没用51单片机，也没模拟器。我直接看的汇编部分。linux环境，sdcc编译器。

~/tmp$ uname -a
Linux P7 5.10.0-29-amd64 #1 SMP Debian 5.10.216-1 (2024-05-03) x86_64 GNU/Linux
~/tmp$ sdcc --version
SDCC : mcs51/z80/z180/r2k/r3ka/gbz80/tlcs90/ez80_z80/ds390/TININative/ds400/hc08/s08/stm8/pdk13/pdk14/pdk15 4.0.0 #11528 (Linux)
published under GNU General Public License (GPL)
~/tmp$

ssffzz1 发表于 2024-7-24 18:00:07

本帖最后由 ssffzz1 于 2024-7-24 18:02 编辑

~/tmp$ sdcc -o c1 c1.c
c1.c:11: warning 158: overflow in implicit constant conversion
~/tmp$


sdcc在编译的时候，提示值溢出。代码中也只传了个0xbb，虽然真实的参数宽度是16bit。具体printf的执行我没法测试，没实物了，而模拟器未必靠谱。

keil环境没有。

总之这个东西和具体的实现有关。算bug吧。当然不算也可以。

快乐毛毛虫 发表于 2024-7-25 15:07:21

51也好，32也好，这个命令不靠谱，我都是把数据分离后再传送的。

dage1 发表于 2024-7-28 11:55:07

感谢楼主辛苦的分享

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