`printf()` 如何区分浮点参数和整数类型参数？答案

【问题标题】：How does `printf()` distinguish between floating point arguments and integer type arguments?`printf()` 如何区分浮点参数和整数类型参数？
【发布时间】：2018-08-04 11:04:20
【问题描述】：

如果我有

printf("%f\n", 3);

我明白了

3.000000

如果我有：

printf("%f\n", 3.0);

我得到了同样的答案。

但事情是这样的，3 和 3.0 应该是完全不同的，有点明智。

3.0 应该类似于 01000000010000000000000000000000 （但由于 vararg 函数中的隐式转换而双精度）
3 应该类似于00000000000000000000000000000011

3 在显示之前必须以某种方式转换为浮点数。

所以我的问题是，这是怎么做到的？编译器会以某种方式作弊吗？我将如何在我自己的变量 args 函数中实现这一点？

【问题讨论】：

它没有。 printf("%f\n", 3); 是未定义的行为。
你用的是什么编译器？刚刚在onlinegdb.com/BymQYx1OG 尝试过，它输出 0.00000。但正如所说的那样，这是未定义的行为——这意味着编译器可以做它想做的事情，包括你所说的“作弊”，但这对于编译器为你“修复”损坏的代码来说是奇怪的（而且无益的）行为。将编译器警告级别设置为高。一些编译器可以选择显式测试标准函数的格式说明符，也可以将新函数添加到使用相同格式说明符的检查中。
哪个编译器在哪个平台上为整数 3 生成 3.000000？由于它是一个常数，编译器在编译时评估表达式的外部机会（不太可能，但几乎可能）。尝试使用整数变量而不是文字，您应该会得到不同的结果。
"我将如何在我自己的变量 args 函数中实现它？"：你真的不想那样做！而是使用编译器的工具来验证格式说明符。
在 SO 的 cmets 中出现正确答案似乎很常见。谢谢！我在 Linux 上使用 GCC 7。我没有用另一个编译器尝试过。当我在 XV6 中重新实现 printf 的 %f 时，GCC 似乎不想再作弊了：/

标签： c floating-point printf

【解决方案1】：

printf() 如何区分浮点参数和整数类型参数？

printf() 依赖调用代码根据其格式传递预期类型的对象。

printf() 分析格式字符串，在本例中为"%f\n"。

"%f" 引导代码预计下一个参数是double。

如果 float 被传递，它会被转换为 double，作为通常将参数转换为函数的 ... 部分的一部分。

通过调用代码传递的float/double，printf() 将正确地以double 的形式获取该数据并打印它。 如果调用代码传递了其他类型，则结果是未定义行为 (UB)。 @Eric Postpischil 很好地解释了这个 UB。

这是怎么做到的？编译器会以某种方式作弊吗？

如何在我自己的变量 args 函数中实现这一点？

OP 看到的意外未定义行为不一定可以用用户代码重现。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您的源代码包含 printf("%f\n", 3); 并且结果输出是“3”，那么最有可能发生的情况是：

在您的程序的其他地方有一个浮点数 3，例如像 x = 3.; 这样的赋值语句或像 printf("%f\n", 3.0); 这样的另一个 printf 调用。
为了使用该 3，编译器将其加载到浮点寄存器中。它可能已经为您的printf 之前的代码或为您的printf 之后的代码做准备。
在评估 printf("%f\n", 3); 时，当使用 %f 转换说明符调用 printf 时，浮点 3 位于 double 参数应该位于的寄存器中。
因此，由于用于为%f 传递参数的寄存器恰好有一个浮点数 3，因此printf 使用了该值并产生了“3”的结果。

换句话说，您的程序碰巧“工作”很大程度上是偶然的，而不是设计的。实际上，您确实错误地调用了printf，并且它只产生了“3”，因为恰好发生了无关的因素。如果该浮点寄存器中的值是 5 或 -3.25，则 printf 将打印该值。

printf 例程无法确定您传递给它的值的类型。（好的编译器会在编译时检查类型，如果格式字符串是文字[而不是在运行时计算的东西]。但这是由编译器查看调用的源代码完成的，而不是由 @ 987654335@ 例程本身。）

【讨论】：