关于 printf 函数在 C 中“使用 %d 输出浮点数”的问题

Question

我是 C 语言的新手。今天在学习浮点数的时候，发现了以下问题。

float TEST= 3.0f;
printf("%x\n",TEST);
printf("%d\n",TEST);

第一个输出：

9c9e82a0
-1667333472

第二个输出：

61ea32a0
1642738336

如上图，每次执行都会输出不同的结果。我检查了很多 IEEE 754 格式，但仍然不明白原因。想请问有没有人能解释一下或者提供关键字供我学习，谢谢。

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感谢您的回复。我知道如何打印 IEEE 754 位模式。但是，正如 Nate Eldredge chux-Reinstate Monica 所说，在 printf 中使用 %x 和 %d 是未定义的行为。如果我们的设备中没有浮点寄存器，它是如何工作的？这在 C99 规范中有描述吗？

Answer 1

大多数时候，当您使用“错误种类”（错误类型）的参数调用函数时，会发生自动转换。例如，如果你写

#include <stdio.h>
#include <math.h>

printf("%f\n", sqrt(144));

这很好用。编译器（从<math.h> 中的函数原型）知道sqrt 函数需要double 类型的参数。您将int 值144 传递给它，因此编译器在将其传递给sqrt 之前自动将int 转换为double。

但对于printf 函数，这不是正确的。 printf 接受许多不同类型的参数，只要每个参数都适合格式字符串中的特定 % 格式说明符，就可以了。所以如果你写

double f = 3.14;
printf("%f\n", f);

它有效。但是如果你写

printf("%d\n", f);     /* WRONG */

它不起作用。 %d 需要 int，但您传递了 double。在这种情况下（因为printf 是特殊的），编译器没有插入自动转换的好方法。因此，它只是无法正常工作。

当它“失败”时，它真的失败。你甚至不一定会得到任何“合理”的东西，比如一个表示你认为你通过的 IEEE-754 浮点数的位模式的整数。如果您想检查 float 或 double 的位模式，则必须以另一种方式进行。

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如果您真正想做的是查看组成float 的位和字节，这里有一种完全不同的方式：

float test = 3.14;
unsigned char *p = (unsigned char *)&test;
int i;
printf("bytes in %f:", test);
for(i = 0; i < sizeof(test); i++) printf(" %02x", p[i]);
printf("\n");

字节排序（“endianness”）存在一些问题，但这应该可以帮助您入门。

Answer 2

打印浮点数的十六进制（即它在内存中的表示方式）表示：

    float TEST= 3.0f;
    int y=0;

    memcpy(&y, &TEST, sizeof(y));
    printf("%x\n",y);
    printf("%d\n",y);

或

    union
    {
        float TEST;
        int   y;
    }uf = {.y = 0};

    uf.TEST = 3.0f;
    printf("\n%x\n",(unsigned)uf.y);
    printf("%d\n",uf.y);

假设sizeof(float) <= sizeof(int) 的两个示例（如果它们不相等，我需要将整数归零）

结果（两者相同）：

40400000
1077936128

如您所见，它与您的完全不同。 https://godbolt.org/z/Kr61x6Kv3