C printf函数如何处理%f规范？

我有几个程序的输出我无法理解：

方案1 方案2 现在再举一个例子

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char i='a';
  int a=5;
  printf("i is %d \n",i);  // here %d type cast char value in int
  printf("a is %f \n",a);  // hete %f dont typecast float value
  printf("a is %f \n",(float)a);  // if we write (float) with %f then it works
  return 0;
}

问题:

---

这是怎么回事？为什么要显示输出？

编译器不会基于格式说明符（如

%f

）进行任何类型转换。每个参数都是以正常方式传递的，并且给出一个与其格式说明符不匹配的参数是程序中的一个错误，导致未定义的行为。

首先，对于任何变量函数，例如

printf（）

，小于

int

的类型的所有整数值都作为

int

传递（或在某些平台上的某些情况下为

unsigned int

），所有

float

值作为

double

传递。因此，您的

（float）a

将第二次强制转换为

double

其次，

printf（）

将尝试从参数列表中读取一个

double

。接下来发生的是未定义的行为

一些编译器——特别是GCC——将报告文字字符串格式和相应的参数列表之间的类型不匹配。如果常规编译器不进行该分析，请考虑使用至少用于初步编译的编译器来整理编译错误。

printf("i is %d \n",i); 

这里没什么奇怪的。字符

a

是中的97号

a

是一个值为5的整数。在内存中，这将是字节

[0x5 0x0 0x0 0x0]

。但这个命令指向printf。它说“请相信我，

a

指向浮点”.printf相信你。浮点数很奇怪，但基本上它们的工作原理类似于科学记数法，但以2为基数，而不是以10为基数。随机情况下，将2.1688指定为浮点数的方式恰好是

[0x5 0x0 0x0 0x0]

。因此printf向你展示了这一点

printf("a is %f \n",(float)a);

在这里，您已经告诉编译器，您希望在printf看到之前将

a

转换为浮点。C编译器知道如何以奇怪的浮点格式将其转换为express5。因此printf得到了它期望的结果，您将看到5.0000

接下来的酷实验：想看看其他整洁的东西吗？试试看

union data {
    int i;
    float f;
    char ch[4];
};
union data d;
d.i = 5;
printf("How 5 is represented in memory as an integer:\n");
printf("0x%X 0x%X 0x%X 0x%X\n", v.ch[0], v.ch[1], v.ch[2], v.ch[3]);
d.f = 5.0;
printf("How 5 is represented in memory as a float:\n");
printf("0x%X 0x%X 0x%X 0x%X\n", v.ch[0], v.ch[1], v.ch[2], v.ch[3]);

// OUTPUT:
// How 5 is represented in memory as an integer:
// 0x5 0x0 0x0 0x0
// How 5 is represented in memory as a float:
// 0x0 0x0 0xFFFFFFA0 0x40

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实际上，您可以看到C编译器是如何为您更改周围的数据的（假设这样做有效…

这更有趣。我在三台不同的linux机器上测试了它，并在第二行输出中得到了两个不同的结果：

gcc 4.5.1     32bit: a is -0.000000
gcc 4.5.1 -Ox 32bit: a is 0.000000
gcc 4.5.1     64bit: a is 0.000000
gcc 4.6.2     64bit: a is 0.000000 

---

您可能正在64位x86体系结构上运行此应用程序。在此体系结构上，浮点参数在XMM寄存器中传递，而整数参数在通用寄存器中传递。请参阅

因为

%f

需要一个浮点值：

printf("i is %f \n",i);

打印XMM0寄存器中的值，该值恰好是先前分配的

k

的值，而不是在RSI寄存器中传递的

i

。程序集如下所示：

movl    $.LC1, %edi       # "k is %f \n"
movsd   .LC0(%rip), %xmm0 # float k = 2
call    printf
movl    $1, %esi          # int i = 1
movl    $.LC2, %edi       # "i is %f \n"
call    printf            # prints xmm0 because of %f, not esi

int i = 1;
printf("i is %f \n",i);

float k = 2;
printf("k is %f \n",k);

如果按如下方式重新排列作业：

movl    $.LC1, %edi       # "k is %f \n"
movsd   .LC0(%rip), %xmm0 # float k = 2
call    printf
movl    $1, %esi          # int i = 1
movl    $.LC2, %edi       # "i is %f \n"
call    printf            # prints xmm0 because of %f, not esi

int i = 1;
printf("i is %f \n",i);

float k = 2;
printf("k is %f \n",k);

它打印：

i is 0.000000 
k is 2.000000 

因为XMM0寄存器的值恰好为0

[更新] 它也可以在32位x86上复制。在此平台上，

printf（）

基本上是将

int*

转换为

double*

，然后读取该

double

。让我们修改示例以使其易于查看：

int main() {
    float k = 2;
    int i = -1;
    printf("k is %f \n",k);
    printf("i is %f \n",i,i);
}

64位输出：

k is 2.000000 
i is 2.000000 

k is 2.000000 
i is -nan 

32位输出：

k is 2.000000 
i is 2.000000 

k is 2.000000 
i is -nan 

---

也就是说，值为-1的2

int

s看起来像是一个

double

0xffffffffff，它是一个

NaN

值。

IIRC使用错误的类型说明符在C中是未定义的。我刚刚用OPs第一个示例尝试了排列。我注意到，当您使用带有参数o的声明和printf按特定顺序排列时当然，输出（即打印的值）是相同的。对于所有其他情况，int上带有%f的printf打印0（在两个不同的编译器上测试）。虽然我完全同意结果是未定义的，但相同的输出确实引起了一些注意。就词汇表而言，在C中是“cast”表示使用强制转换语法的显式转换，就像您在第二个示例中所做的那样，

（float）

。因此强制转换总是由您自己编写的。printf（）进行类型转换请参见printf（“i是%d\n”，i）；这会将char n值打印到intNo中，但不会。这是参数传递中的正常类型提升，其中接收类型未知，并且在每个变量函数和每个没有原型的函数中都会发生。即使是

%c

格式说明符也需要

int

参数（然后它将其解释为好像它是从

char

提升的）。@Mr.32，这称为整数提升，与类型转换不同。什么？是

[0x5 0x0 0x0]

是用大尾数还是小尾数写的？小尾数，这意味着最小的地址有最小的有效字节。但是您的里程可能会有所不同。在您的机器上编译它，看看会发生什么…我认为您忽略了一个事实，

%f

不是用于

float

，而是用于

双参数。对于va_arg funct所有的
float
在传递到函数之前都会被静默地转换为
double
。谢谢，我想说“这是未定义的行为”太容易了。）我可以在32位x86架构上重现这一点