为什么 %p 不显示指针的全宽？答案

【问题标题】：Why doesn't %p show the full width of pointer?为什么 %p 不显示指针的全宽？
【发布时间】：2017-01-13 16:17:19
【问题描述】：

如果我没记错的话，在 64 位机器上，指针相当于 0 和 2^64-1 之间的数字。因此得到以下结果：

printf("%p",    (void*)     -1); → 0xffffffffffffffff
printf("0x%lx", (uintptr_t) -1); → 0xffffffffffffffff

然而，当我从刚刚分配的对象中打印指针时，结果显示的宽度不同：

printf("%p", (void*) &myobject); → 0x70d940

有什么理由为什么我的所有对象（总是）在内存空间的开头都有一个地址？多亏了虚拟内存，可以（从程序的角度来看）基本上可以放置在 64 位空间中的任何位置。

另外，为什么%p 默认不打印全宽？（我希望表现得像0x%016lx）

编辑：另外，0x018p 无效有什么原因吗？

error : fanion « 0 » used with « %p » gnu_printf format

【问题讨论】：

%p 可以用它选择的任何方式格式化地址。它不必是十六进制的（尽管通常是）；它不必以0x 或0X 开头；它可能会以大写或小写形式打印十六进制。尝试printf("%p\n", (void *)0) — 在 Mac 上，这只是0，即使其他值以0x1234 样式打印。试试printf("%p\n", (void *)1024);——它可能会打印一个短地址0x400。
为什么你认为它不是全宽？反正也没办法控制。这是一个有效值。想想正常情况，我们写“循环从1到100”，我们不写，“循环从(001)10到(100)10”，对吧？
我希望能像0x%016lx那样行事你的期望是基于什么？
@SouravGhosh：我不知道，这是我的问题。
@Amxx：我真的不知道还能告诉你什么。从字面上看，您想要输出的任何数字（本机类型）都是固定宽度（对于给定的架构），但我们不会无缘无故地给它们全部前导零。当您无法自己解释期望时，基于错误的期望来回答问题是非常困难的！

标签： c++ c memory

【解决方案1】：

如评论中所述，

%p 可以用它选择的任何方式格式化地址。它不必是十六进制的（尽管通常是）；输出不必以0x 或0X 开头；它可能会以大写或小写形式打印十六进制。

尝试printf("%p\n", (void *)0); — 在 Mac 上，它只打印 0，即使其他值以 0x1234 样式打印。试试printf("%p\n", (void *)1024);——它可能会打印一个短地址0x400。

标准（POSIX 或 C 或 C++）中没有规定 %p 的输出应该是什么样子。

如果您想控制指针的格式，请使用 uintptr_t 和来自 <inttypes.h> 的 PRIzPTR 宏：

void *vp = 0;
printf("0x%.16" PRIXPTR " contains 0x%" PRIXPTR "\n",
       (uintptr_t)&vp, (uintptr_t)vp);

如果您更喜欢小写十六进制数字，请使用PRIxPTR。我没有，而且我确实喜欢 0x 前缀，所以当我不受其他人有问题的审美限制时，我会使用它。

【讨论】：

【解决方案2】：

通过%p 格式说明符精确表示的指针是实现定义的。

来自C standard 的第 7.21.6.1 节：

p 参数应该是指向void 的指针。 价值指针转换为打印字符序列，以实现定义的方式。

特别是在 Linux 上，man page 声明如下：

void * 指针参数以十六进制打印（就像 %#x 或 %#lx)

所以如果你在 Linux 上，你可能可以使用%#016lx

但是，这只是一种实现，因此您不能对符合标准的 C 应用程序中的格式做出任何假设。

例如，在 DOS 上运行的 Turbo C 上，一个指针实际上包含两个值，一个段和一个偏移量。

【讨论】：

【解决方案3】：

主要从 C 的角度讲，因为您已标记 [C] 并且您正在使用 C 风格的代码。

如果我没记错的话，在 64 位机器上，指针相当于 0 到 2^64-1 之间的数字。

嗯，这有点棘手。指针可以转换为整数并返回，但未指定整数类型能够支持所有可能的往返指针-整数-指针转换而不会丢失数据所需的大小。实现不需要提供这种类型。

此外，指针不需要表示为平面地址空间的整数索引，事实上，从历史上看，一些实现使用了不同的表示。因此，无论范围如何，断言指针等价于数字是不正确或不安全的。

还要注意这...

printf("0x%lx", (uintptr_t) -1);

... 是不安全的，因为它假定uintptr_t 是unsigned long int，但决不能保证是这种情况。为uintptr_t 类型的值编写格式字符串的安全方法是：

printf("0x%" PRIxPTR, (uintptr_t) -1);

（使用inttypes.h）

有什么理由为什么我的所有对象（总是）在内存空间的开头都有一个地址？多亏了虚拟内存，可以（从程序的角度来看）基本上可以放置在 64 位空间中的任何位置。

这远远超出了 C 或 C++ 指定的任何内容，但是是的，在虚拟内存机器上，您的对象可以放置在系统虚拟地址空间中的任何位置。然而，他们为什么要这样呢？如果您的对象是动态分配的或具有自动持续时间，那么它们很可能被分配在相对一致的区域中，因为系统具有用于这些目的的区域。如果对象具有静态持续时间，那么原则上它们可能会受到ASLR 的约束，但这取决于系统、C 实现、编译选项和其他细节。

另外，为什么 %p 默认不打印全宽？（我希望如果表现得像 0x%016lx）

为什么要这样做？你的期望是不合理的。 printf() 通常不会打印前导零，除非您明确要求它这样做。 C 甚至不要求将输出格式化为十六进制数字——该格式完全由实现定义。

编辑：另外，0x018p 无效有什么原因吗？

因为标准明确指出0 标志字符与p 转换说明符一起使用时会导致未定义的行为。更一般地说，当与d、i、o、u、x、X、X、a、A、e 以外的任何转换说明符一起使用时，它会产生 UB E、f、F、g 或 G。这是一长串说明符，但p 不在其中。如果您仔细看，您会发现所有这些都指定了转换为数字格式，而 C 确实不指定 p 来执行（尽管某些实现可能会这样指定）。

【讨论】：

【解决方案4】：

这是因为在大多数 C++ 实现中，指针打印 (%p) 会抑制前导零以使内容更具可读性。您可以在打印时使用格式化技巧来获得完整的地址宽度。

编辑：我提到的“格式化技巧”：

std::cout
<< "0x"
<< std::hex
<< std::noshowbase
<< std::setw(2)
<< std::setfill('0')
<< n
<< std::endl ;

取自https://stackoverflow.com/a/30326177/7407065

【讨论】：

格式化技巧在这里如何应用？能详细点吗？
这是一个评论而不是一个答案。你不能评论吗？那么你需要先赢得一些声誉。 BTW：什么是格式化技巧？
@MichaelWalz 看起来它回答了我的问题。你为什么不认为这有资格作为答案？
@JeremyFriesner 这可能是一个原因，但不一定是一个原因。不过我没有投反对票。
@JeremyFriesner 不想粗鲁，但在这方面，“修复你的代码” 也可以是一个答案，对吧？ 什么技巧？ 是缺少的答案的基本部分。 :)

【解决方案5】：

另外，为什么 %p 默认不打印全宽？

默认打印指针的全宽会破坏printf() 的样式。一种 “全宽”选项可通过修饰符获得。

各种未修改的说明符打印最小文本。

printf("%d", INT_MIN);
// "-2147483648"   example
printf("%d", 123);
// "123", not "+0000000123"

double value_nearest_one_seventh = 1/7.0;
printf("%f", value_nearest_one_seventh);
// "0.142857" 
// instead of its exact value of
// 0.142857142857142849212692681248881854116916656494140625

如果代码需要打印指向固定宽度的指针，请使用长度修饰符。

void *ptr = ptr;
int pointer_print_width = sizeof("0xffffffffffffffff") - 1;
printf("<%*p>", pointer_print_width, ptr);
// <          0x28cc6c>

【讨论】：