Question

我正在尝试通过阅读C Programming Language, 2nd Edition 来学习C.我有一些编程经验，但没有C。

我目前在第1章。我有以下代码：

  float f;
  for (f = 0.0; f <= 3; f += 1.1)
      printf("A: %3f B: %6.2f\n", f, f + 0.15);

打印输出：

A: 0.000000 B:   0.15
A: 1.100000 B:   1.25
A: 2.200000 B:   2.35

看起来很好。

现在我按如下方式更改printf：

printf("A: %3d B: %6.2f\n", f, f + 0.15);

新输出

A:   0 B:   0.00
A: -1610612736 B:   0.00
A: -1610612736 B: -625777476808257557292155887552002761191109083510753486844893290688350183831589633800863219712.00

这里发生了什么？我希望浮点数转换为int，因为我使用了％d，但事实并非如此。另外，为什么价值B也出错？这里发生了什么事？

Answer 1

当你致电：

printf("A: %3d B: %6.2f\n", f, f + 0.15);

C会自动将float值转换为double（这是在调用带有可变参数的函数时进行的标准转换，例如int printf(const char *fmt, ...);）。为了论证，我们假设sizeof(int)是4而sizeof(double)是8（有例外，但它们很少而且很远）。

因此，该调用已将指针推入堆栈，加上f的8字节双精度，以及f + 0.15的另一个8字节双精度。在处理格式字符串时，%d告诉printf()您在格式字符串后将4字节int压入堆栈。由于这不是你所做的，你已经调用了未定义的行为;根据C标准，接下来发生的一切都没问题。

然而，最可能的实现轻快地读取4个字节并将它们打印为好像它们是int（它相信你说实话）。然后它遇到%6.2f格式;它将从堆栈中读取8字节为double。有一个外部的可能性会导致内存错误导致访问错位（这需要64位机器，要求double在8字节边界上对齐，例如SPARC），否则它将会从f读取4个字节，从f + 0.15读取4个字节，将它们放在一起以创建一些非常意外的double值 - 如示例所示。

Answer 2

Printf会将您指向的内存视为您告诉它的内存。没有转换。它将表示float的内存视为int。因为两者的存储方式不同，所以你得到的本质上是一个随机数。

如果要将float输出为整数，则应首先将其转换为：

printf("A: %3d B: %6.2f\n", (int)f, f + 0.15);

Answer 3

对于大多数函数，如果您传递float但函数期望使用int，则编译器知道会自动将float转换为int。但是printf是特殊的（非常特殊）。 %d期望有一个int，您的工作就是将其传递给int。在printf的情况下，编译器中没有自动机制可以为您执行转换。

尽管如此，好的编译器会检测并警告此问题。如果没有，那您需要一个更好的。

更长的解释是，对于大多数函数，函数原型给出所有参数的数量和类型，这是使编译器了解可能需要引入转换的机制。但是printf的原型是

extern int printf(const char *, ...);

这三个点...的字面意思是：“这里的参数个数可变，不知道有多少个或什么类型”。到printf实际运行时，它会在格式字符串中找到%d，告诉它期待已通过的int，如果您通过了转换，则为时已晚，无法进行任何转换除了int以外。

Answer 4

不管浮点参数如何，都可以打印任何想要的整数值：

  printf("A: %d B: %6.2f\n", f, f + 0.15);

以下是在英特尔架构上打印任意整数的方法：

  int print_it(int, int /* nameless but printed */, float f)
  {
      printf("A: %d B: %6.2f\n", f, f + 0.15);
  }
  int main()
  {
      print_it(0, 12 /* will be printed */, 0.0);
      print_it(0, 123 /* printed */, 1.1);
      print_it(0, 1234 /* printed */ , 2.2);
  }

此输出：

A: 12 B:   0.00
A: 123 B:   1.10
A: 1234 B:   2.20

说明：显然，格式字符串和参数不匹配会导致未定义的行为。不过，有时可以预见。在英特尔架构上，前几个参数由寄存器传递。浮点值在不同的寄存器中传递。

尽管与问题中的printf指令相同，但输出却不同。发生的情况是12、123、1234通过负责第二个非浮点参数的通用寄存器。由于printf仅具有一个非浮点参数，因此第二个非fp参数的寄存器不变。该寄存器保留从print_it(0, int_value, fp_value)的第二个参数获得的值。

但是原始文件会带来垃圾：

  for (f = 0.0; f <= 3; f += 1.1)
      printf("A: %3f B: %6.2f\n", f, f + 0.15);

由于printf在内部调用其他函数，因此产生了不同的垃圾。这些功能破坏了printf("... %d ...", ...)读取的通用寄存器。

显然，此行为仅在通过一组单独的寄存器传递浮点参数的系统上发生。显然，只有在编译器优化未以某种方式修改代码的情况下，这种情况才会发生，因为在发生未定义的行为时，它可以做一些野蛮的事情。

当printf中使用％d时，float变量会发生什么？

4 个答案: