C 浮点数每次执行都会改变 %d 个值答案

【问题标题】：C Floating point changes %d value every time executedC 浮点数每次执行都会改变 %d 个值
【发布时间】：2016-11-10 23:46:19
【问题描述】：

我尝试使用%d 打印浮点数（我知道不应该这样做。但每次重新运行可执行文件时，它都会给出不同的值）
我的问题是：为什么每次打印的值都会改变？我的系统：Ubuntu 14.04（64 位）编译器：4.8.4 代码如下：

#include<stdio.h>

int main(){
  float b = 12.3456;

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

}

样本输出：

4bh1@mybox:~/C-fi$ ./test 
-1629995944
4bh1@mybox:~/C-fi$ ./test 
1147348376
4bh1@mybox:~/C-fi$ ./test 
-1746005432
4bh1@mybox:~/C-fi$ ./test 
510102216
4bh1@mybox:~/C-fi$

【问题讨论】：

未定义行为的一个很好的例子——你还需要知道什么？
我想知道为什么会这样？
因为未定义？
您使用的是什么平台/架构？
Ubuntu 14.04 64 位...

标签： c floating-point computer-science precision

【解决方案1】：

正如 cmets 中所指出的，这听起来像 未定义的行为，它解释了（嗯，有点）正在发生的事情。

如果您想读取浮点数的内部表示，或者您想对数字进行一些低级的修改，有一些简单的方法可以做到这一点，例如：

union {
    float f;
    int i;
} n;

n.f = 12.3456;
printf("%d\n", n.i); // should be the same number each time

请注意，这只适用于float 和int 在您的系统上具有相同大小的情况，但应该对于大多数人来说都是如此。如果您想确定，可以添加assert(sizeof(float) == sizeof(int))。

【讨论】：

严格来说union hack 是不可移植的，至少因为不同的对齐规则，字段可能不会重叠。使用memcpy() 会更好。
@Serhio union 的开头从来没有任何填充，那么为什么成员不会重叠？ ISO/IEC 9899:2011 § 6.7.2.1 (15) …There may be unnamed padding within a structure object, but not at its beginning. 诚然，这忽略了联合对象。
关于我之前的评论，§6.5.3.4 (4) 关于sizeof:… When applied to an operand that has structure or union type, the result is the total number of bytes in such an object, including internal and trailing padding. 它没有提到前导填充，这表明它不存在。

【解决方案2】：

可能浮点值是通过 FPU 寄存器传递的，但 printf() 尝试从其他地方读取整数，它希望看到整数（堆栈或其他寄存器）。那个地方的内容是未指定的。严格地说（正如@dbush 提到的）您的代码会导致未定义的行为。

【讨论】：

这与我知道的任何 ABI 都不对应，但是一些 ABI 传递浮点值以在寄存器中使用 %f 打印，而整数值将在寄存器中使用 %d 打印，这可能根据前面的代码（和 ASLR）解释我们看到的内容。
例如对于 x64，msdn.microsoft.com/en-us/library/ms235286.aspx 表示“参数在寄存器 RCX、RDX、R8 和 R9 中传递。如果参数是浮点/双精度，它们在 XMM0L、XMM1L、XMM2L 和 XMM3L 中传递。”所以 printf 期望 XMM0L 中有一个浮点数，但该寄存器从未被您的代码设置。
@PascalCuoq amd64 的 SysV ABI 是这样的。
@FUZxxl 在这种情况下，整数将在寄存器中传递。前 6 个整数在寄存器中传递，第 7 个和更高的在堆栈上。
@PascalCuoq 感谢您提醒有关寄存器传递的参数。更正答案。

【解决方案3】：

对printf 使用错误的格式说明符是undefined behavior 的经典示例。这意味着行为是不可预测的，并且不能依赖于从一次运行到下一次运行是一致的。它可能会崩溃，它可能会打印随机值，或者看起来可以工作。

实际发生的是相关编译器和架构的实现细节。但是除非你真的在写一个编译器，否则深入研究它并没有多大用处。

如果您熟悉汇编程序，您可以查看编译后的代码，看看它生成了哪些指令。但是请记住，不同的编译器（即使是具有不同优化设置的相同编译器）很可能会生成不同的程序集。

【讨论】：