printf() 混淆 - 尝试打印字符串时打印 (null) 并在打印缓冲区时打印正确的值

Question

查看简化代码 - 我很困惑...

#include <stdio.h>
#include <string>      
#include <cstdlib>  // includes the standard library and overarchs over stdlib.h

using namespace std;  
void main()
{
    char buffer[10];
    string theString;
    int i = 997799; //(simplified)
    itoa(i,buffer,10);                      
    theString = buffer;             

    printf("\n string is: %s of length %d \n", theString, theString.length());
    printf("\n buffer is: %s of length %d \n", buffer, theString.length());
    return;
}

我得到的输出是意外的：

string is: (null) of length 926366009
buffer is: 997799 of length 6

(1) 为什么字符串打印为空？

(2) 为什么 theString.length() 在第一个 printf() 中打印不正确，但在第二个打印正确？

(3) 如果我在 Visual Studio 中设置断点，“缓冲区”显示为“997799”，而“theString”显示为 {“997799”} - 这里发生了什么奇怪的事情？

谢谢各位！ 编辑我非常感谢所提供答案的详细程度 - 它们都增加了清晰度并帮助我解决了我的问题 - 非常感谢您花时间提供帮助:)

Answer 1

当您将%s 说明符与printf() 一起使用时，您承诺将char const* 作为相应的参数传递。传递除 char const* 或衰减为 char const* 之外的任何内容都是未定义的行为。当然，传递 C++ 对象会有未定义的行为。

将std::string 传递给printf() 的正确方法是使用%s 格式说明符并使用c_str() 成员，例如：

printf("string=%s\n", s.c_str());

您正在使用%d 作为std::string::size_type 的格式说明符。这可能会起作用，但不能保证会起作用！虽然std::string::size_type保证是std::size_t，但是这个类型可能是unsigned int、unsigned long、unsigned long long，甚至是一些非标准的内置整数类型！为std::size_t 拼写格式说明符的正确方法是%zu（当然不是另一篇文章中的%ul：它可能本来应该是%lu，但仍然是错误的：

printf("string.size()=%zu\n", s.size());

由于您使用的是 C++，因此最好让编译器确定要调用的格式：

std::cout << "\n string is: " << theString << " of length " << theString.length() << " \n";
std::cout << "\n buffer is: " << buffer << " of length " << theString.length() << " \n";

Answer 2

程序具有未定义的行为，因为函数 printf 无法输出 std::string 类型的对象。当使用格式符号 %s 时，该函数假定相应的参数是字符串文字的指针。因此该函数尝试将 std::string 类型的对象作为字符串文字输出。 要正确使用函数 printf 和 std::string 类型的对象，您应该使用成员函数 c_str() 或 data() （对于 C++ 2011）将它们转换为字符串。例如

printf("\n string is: %s of length %ul \n", theString.c_str(), theString.length());

Answer 3

正如另一个答案所指出的那样，(null) 值的原因是因为（正式）printf %s 需要 const char* 作为其输入，std::string 是不是 const char* 并导致未定义的行为...当您执行第一个 theString.length() 时出现随机数的原因与您的编译器有关。

在带有 g++ 4.2.1 的 OpenBSD 5.1 上，当我编译代码时，会收到很多警告；特别是使用itoa，我不得不更改为sprintf，我还收到以下关于%s 的警告，printf 在std::string 上：warning: cannot pass objects of non-POD type 'struct std::string' through '...'; call will abort at runtime。

当我运行编译后的代码时，它会在第一个 printf 处中止和核心转储，因为在 std::string“对象”上调用了 %s（这是“正确的”行为，尽管在技术上仍然是“未定义的行为” ')

但是，当我在 MS 编译器上编译上述代码（未经编辑）时，我实际上得到了以下输出：

string is: 997799 of length 6
buffer is: 997799 of length 6

这仍然是“未定义”但“预期”的结果。

显然，MS 编译器识别 printf 上的 std::string 并将其“更改”为 string.c_str() 调用或 MS C/C++ 库中的 printf 接受 std::string 并调用 @ 987654345@给你。

所以要 100%“兼容”和 C++“兼容”，请考虑以下几点：

#include <iostream>
#include <sstream>

int main(int argc, char **argv)
{
    std::stringstream theString;
    int i = 997799; //(simplified)
    theString << i;

    std::cout << "string is: " << theString.str() << " of length " << theString.str().length() << std::endl;
    // printf("string is: %s of length %d \n", theString.str().c_str(), theString.str().length());
    return 0;
}

混合 C++ 和 C 调用/样式通常不是一个好习惯，但恕我直言，我经常使用 printf 以“方便”，但通常将其取出或使用一些 #defines 仅用于调试构建。

我希望这可以帮助回答“为什么选择 #2”

Answer 4

我的编译器（os x 上的 clang）报告以下错误：

c++     foo.cc   -o foo
foo.cc:6:1: error: 'main' must return 'int'
void main()
^~~~
int
foo.cc:11:5: error: use of undeclared identifier 'itoa'
    itoa(i,buffer,10);                      
    ^
foo.cc:14:48: error: cannot pass non-POD object of type 'string' (aka
      'basic_string<char, char_traits<char>, allocator<char> >') to variadic
      function; expected type from format string was 'char *'
      [-Wnon-pod-varargs]
    printf("\n string is: %s of length %d \n", theString, theString.length());
                          ~~                   ^~~~~~~~~
foo.cc:14:48: note: did you mean to call the c_str() method?
    printf("\n string is: %s of length %d \n", theString, theString.length());
                                               ^
                                                        .c_str()
foo.cc:14:59: warning: format specifies type 'int' but the argument has type
      'size_type' (aka 'unsigned long') [-Wformat]
    printf("\n string is: %s of length %d \n", theString, theString.length());
                                       ~~                 ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
                                       %lu
foo.cc:15:56: warning: format specifies type 'int' but the argument has type
      'size_type' (aka 'unsigned long') [-Wformat]
    printf("\n buffer is: %s of length %d \n", buffer, theString.length());
                                       ~~              ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
                                       %lu

让我们修复它们：

1. void main() { ... } 应该是int main() { ... }。

2. itoa() 在 C++ 中不是标准的。不过有std::stoi()，所以让我们改用它。如果我们正在写入字符数组，我们也可以使用std::snprintf，而不是std::string。

3. 如果我们要将printf() 与std::string 一起使用，我们将需要使用std::string::c_str() 方法返回一个字符数组并打印它。 printf 本身不理解 C++ 对象。 （我们也可以使用 cout，它可以理解 c++ 对象）。

这些更改导致代码如下所示：

#include <cstdio>
#include <string>      
#include <cstdlib>

using namespace std;
int main()
{
    char buffer[10];
    string theString;
    int i = 997799; //(simplified)

    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", i);
    theString = buffer;

    printf("string is: %s of length %lu\n", theString.c_str(), theString.length());
    printf("buffer is: %s of length %lu\n", buffer, strlen(buffer));
}

这段代码输出：

[4:46pm][wlynch@watermelon /tmp] ./foo
string is: 997799 of length 6
buffer is: 997799 of length 6