printf 通过给定的指针和格式字符串。浮动问题答案

【问题标题】：printf by given pointer and format string. Issue with floatsprintf 通过给定的指针和格式字符串。浮动问题
【发布时间】：2011-11-13 06:00:40
【问题描述】：

由于我想跟踪一些变量以查看它们如何变化，因此我想创建一个函数，该函数接收格式字符串，具体取决于变量的类型和指向值的指针。我希望，在格式字符串的帮助下， printf 将正确地确定值。实际上它可以工作，但有一个例外 - 浮点值无法正确打印。

这是我的代码：

#include <stdio.h>

void pprint (char* fmtstr, void* p)
{
        printf(fmtstr,*(long double *)p);
}

int main (int argc, char **argv)
{
        char cval = 64;
        int ival = -534;
        unsigned int iuval = 535;
        float fval = 534.64;
        double dval = 53432.1;
        long double ldval = 534321234.134567;
        long long lval = -654321;
        unsigned long long luval = 7654321;

        pprint ("char: %hhd\n",&cval);
        pprint ("int: %d\n",&ival);
        pprint ("uint: %u\n",&iuval);
        pprint ("float: %f\n",&fval);
        pprint ("double: %f\n",&dval);
        pprint ("long double: %Lf\n",&ldval);
        pprint ("llong: %lld\n",&lval);
        pprint ("ullong: %llu\n",&luval);
        return 0;
}

结果是：

char: 64
int: -534
uint: 535
float: 0.000000
double: 53432.100000
long double: 534321234.134567
llong: -654321
ullong: 7654321

正如我们所见，除了浮点数之外，一切都打印好了。但是，在对 pprint 函数进行一些修改（将 void 指针转换为浮点数）之后：

printf(fmtstr,*(float*)p);

结果是：

char: 0
int: 1073741824
uint: 0
float: 534.640015
double: 0.000000
long double: 0.000000
llong: -351285912010752
ullong: 4038940431088615424

现在只有浮点值被正确打印。另一个副作用是，转换为任何其他类型会导致成功 printf 的类型具有较小或相同的大小。（如果我转换为 int，它将正确打印字符，但不会打印长字符）。因此，转换为 long double 解决了这个问题，因为它的尺寸最大。

但是，浮动的问题仍然存在。为了打印浮点值，我需要将指针转换为浮点，但仅此而已。反之亦然：当我投射到浮动时，除了浮动之外的一切都失败了。解引用不是与读取数据相关，位于指向的地址并将其传递给 printf 吗？（相同的指针，转换为任何类型都拥有相同的地址？）然后，格式字符串能够以正确的格式“读取”给定的字节 - char、int、unsigned int 等。

我听说，可变参数函数中的浮点值被转换为双精度值。这与问题有关吗？此外，在某些情况下，我无法将值提供为双精度值 - 因为例如 Opengl 中使用的许多变量都是浮点数 (GLfloat)。

总的来说，我有 2 个问题。

为什么浮点数的行为不同于所有其他类型。
使用此功能会产生副作用吗？我的意思是，当打印例如一个 int 时，printf 接收 12 个字节（sizeof(long double)）作为第二个参数，但只读取 4 个（“%d”格式字符串）。从这 12 个字节中，前 4 个属于我要打印的 int 值，接下来的 8 个是垃圾，printf 永远不会读取它们。这是个问题吗？

谢谢。

【问题讨论】：

tl;dr，但请注意，当通过可变参数传递时，浮点数会提升为双精度数。注意只有一个%f 格式说明符，没有什么“更短”的了。另外，你的文字是错误的。

标签： c pointers floating-point printf

【解决方案1】：

这不能回答您的任何问题，但如果您尝试包装 printf，您可能需要查看 vprintf。

【讨论】：

【解决方案2】：

你很幸运（或不幸）它打印了你对这么多类型的期望。

C 标准在 §7.19.6.1/9 中说

如果任何参数不是相应转换规范的正确类型，则行为未定义。

特别是，许多实现使用不同的 CPU 寄存器将浮点数和整数传递给 printf()，即使在源代码中写入了整数，“%f”也会使 printf() 访问浮点寄存器，或者反之亦然。

例如，在我的系统上，你的程序的输出是

char: -1
int: 164124920
uint: 164124916
float: 0.000000
double: 0.000000
long double: 534321234.134567
llong: 140733357512904
ullong: 140733357512896

和

char: -17
int: 1200847080
uint: 1200847076
float: 534.640015
double: 0.000000
long double: 0.000000
llong: 140734394235064
ullong: 140734394235056

【讨论】：

【解决方案3】：

您尝试使用的方法甚至都不可行。不能这样做。如果您坚持为 printf 包装函数使用“格式字符串和指针”接口，那么使其工作的唯一方法是手动解析格式字符串，确定参数的实际类型并强制转换（并取消引用) 具有正确类型的指针值。在这种情况下，没有“一刀切”的解决方案。

一般情况下，您的问题没有明确的答案。您的程序具有未定义行为的原因不止一个。具体的实际行为将取决于实施情况，也可能取决于其他因素。

同样，让它工作的唯一方法是手动解析格式字符串，这也不是一个好主意。如果您能解释一下“格式字符串和指针”接口的来源，也许我们可以提出一个更合理的接口。

【讨论】：

【解决方案4】：

浮点数的行为不同，因为格式说明器需要 32 位大小的类型，而您发送的是 64 位大小的类型。对于其他类型，您很幸运能够使用字节序。
列出错误使用库函数的副作用是没有实际意义的。

修复代码。我会查看 vprintf() 和 vsprintf() 函数，或者更好的是，说明您的设计目的，可能有比您显示的代码更简单、更可行的解决方案。

【讨论】：

@nmichaels：你先说 (vprintf)！