为什么没有在`printf`中定义`float`的说明符？

Question

看起来可能是这样，有（至少在 C99 中）长度修饰符可以应用于 int：%hhd、%hd、%ld 和 %lld 意思是 signed char， short、long 和 long long。甚至还有一个适用于double 的长度修饰符：%Lf 表示long double。

问题是为什么他们省略了float？按照这种模式，它可能是%hf。

Answer 1

因为在 C 可变参数函数调用中，任何float 参数都被提升（即转换）为double，所以printf 得到一个double 并将使用va_arg(arglist, double) 将其放入其实现中。

过去（C89 和 K&R C）每个 float 参数都转换为 double。当前标准省略了对具有显式原型的固定数量函数的这种提升。它与实现的ABI 和calling conventions 相关（并在其中解释了详细信息）。实际上，float 值在作为参数传递时通常会加载到双浮点寄存器中，但细节可能会有所不同。以 Linux x86-64 ABI specification 为例。

此外，没有实际理由为float 提供特定的格式控制字符串，因为您可以根据需要调整输出的宽度（例如使用%8.5f），而%hd 更有用（几乎必要）在scanf 中比在printf 中

除此之外，我猜是原因（省略 %hf 指定 float - 在调用者中提升为 double 在 printf 中）是历史原因：起初，C 是一种系统编程语言，而不是 HPC 语言（也许直到 1990 年代后期，HPC 还是首选 Fortran），float 不是很重要；它曾经（现在仍然）被认为是 short，一种降低内存消耗的方法。今天的 FPU 足够快（在台式机或服务器计算机上），可以避免使用 float，除非作为使用更少内存的手段。您基本上应该相信每个float 都在某个地方（可能在 FPU 或CPU 内部）转换为double。

实际上，您的问题可能被解释为：为什么%hd 存在于printf （它基本上是无用的，因为printf 在您传递一些short 时得到int；但是@987654352 @需要它！）。我不知道为什么，但我想它可能比在系统编程中更有用。

您可以花时间游说下一个 ISO C 标准，让printf 接受float 的%hf（在printf 调用时升级为double，例如short-s 升级为@987654359 @)，当双精度值超出 float-s 的界限时，具有未定义的行为，并且 scanf 对称地接受 %hf 以获取 float 指针。祝你好运。

Answer 2

由于默认参数提升。

printf() 是一个可变参数函数（... 在其签名中），所有float 参数都被提升为double。

C11 §6.5.2.2 函数调用

6 如果表示被调用函数的表达式的类型不包含原型，则对每个参数执行整数提升，并且类型为 float 的参数提升为 double。这些称为默认参数提升。

7 函数原型声明器中的省略号表示 参数类型转换在最后一个声明的参数之后停止。默认参数提升是在尾随参数上执行的。

Answer 3

由于调用可变参数函数时默认参数提升，float值在函数调用前隐式转换为double，无法传递@987654329 @值为printf。由于无法将float 值传递给printf，因此不需要为float 值提供显式格式说明符。

话虽如此，AntoineL 在评论中提出了一个有趣的观点，即%lf（目前在scanf 中用于对应参数类型double *）可能曾经代表“long float”，根据the C99 rationale 的第 42 页，这是 C89 之前的类型同义词。按照这种逻辑，%f 旨在代表已转换为 double 的 float 值可能是有道理的。

---

关于 hh 和 h 长度修饰符，%hhu 和 %hu 为这些格式说明符提供了一个定义明确的用例：您可以打印大 unsigned int 或 @ 的最低有效字节987654346@ 没有演员表，例如：

printf("%hhu\n", UINT_MAX); // This will print (unsigned char)  UINT_MAX
printf("%hu\n",  UINT_MAX); // This will print (unsigned short) UINT_MAX

从int 到char 或short 的缩小转换将导致什么没有特别明确的定义，但它至少是实现定义的，这意味着实现是需要实际记录此决定。

按照应该是%hf的模式。

按照您观察到的模式，%hf 应该将float 范围之外的值转换回float。然而，那种从double 到float results in undefined behaviour 的缩小转换，并没有unsigned float 这样的东西。你看到的模式没有意义。

---

为了正式正确，%lf 不表示 long double 参数，如果您要传递 long double 参数 you would be invoking undefined behaviour。 the documentation 明确指出：

l（埃尔） ... 对以下 a、A、e、E、f、F、g 或 G 转换说明符没有影响。

我很惊讶没有其他人对此有所了解？ %lf 表示 double 参数，就像 %f 一样。如果要打印 long double，请使用 %Lf（大写 ell）。

从今以后，%lf 对于 printf 和 scanf 对应于 double 和 double * 参数应该是有意义的... %f 是例外的，只是因为默认参数提升，原因前面提到过。

... 和 %Ld 也不意味着 long。这意味着undefined behaviour。

Answer 4

根据 ISO C11 标准，6.5.2.2 Function calls /6 和 /7，讨论表达式上下文中的函数调用（我的重点）：

6/ 如果表示被调用函数的表达式的类型不包含原型，则对每个参数执行整数提升，并且 浮点类型的参数提升为双精度。这些称为默认参数提升。

7/ 如果表示被调用函数的表达式具有包含原型的类型，则参数将隐式转换为相应参数的类型，就像通过赋值一样，将每个参数的类型作为其声明类型的非限定版本。函数原型声明器中的省略号表示 参数类型转换在最后一个声明的参数之后停止。 默认参数提升是在尾随参数上执行的。

这意味着原型中... 之后的任何float 参数都将转换为double，并且printf 系列调用以这种方式定义（7.21.6.11 et seq）：

int fprintf(FILE * restrict stream, const char * restrict format, ...);

因此，由于printf()-family 调用实际上无法接收一个浮点数，因此为其设置一个特殊的格式说明符（或修饰符）毫无意义。

Answer 5

阅读C原理，在fscanf下面，可以找到以下内容：

C99 的一个新特性：hh 和 ll 长度修饰符被添加到 C99。 ll 支持新的 long long int 类型。 hh 增加了能力 将字符类型视为与所有其他整数类型相同；这可以是 在实现诸如 SCNd8 之类的宏时很有用（参见 7.18)。

所以据说添加了hh 是为了为所有新的stdint.h 类型提供支持。这可以解释为什么为小整数添加了长度修饰符，而不是为小浮点数添加了长度修饰符。

它没有解释为什么 C90 不一致地有h 但没有hh。 C90 中指定的语言并不总是一致的，就这么简单。并且后来的版本继承了这种不一致。

Answer 6

当 C 被发明时，所有浮点值在用于计算或传递给函数（包括）printf 之前都被转换为通用类型（即double），因此不需要printf区分浮点类型。

为了提高算术效率和准确性，IEEE-754 浮点标准定义了一个 80 位类型，它比普通的 64 位 double 更大，但可以更快地处理。其目的是给定一个像a=b+c+d; 这样的表达式，将所有内容转换为 80 位类型，将三个 80 位数字相加，然后将结果转换为 64 位类型，会更快更准确，而不是将总和 (b+c) 计算为 64 位类型，然后将其添加到 d。

为了支持新类型，ANSI C 定义了一个新类型 long double，其实现可以引用新的 80 位类型或 64 位 double。不幸的是，尽管 IEEE-754 80 位类型的目的是让所有值自动提升为新类型，就像它们被提升为 double 的方式一样，ANSI 还是做到了，所以新的type 被传递给printf 或与其他浮点类型不同的其他可变参数方法，从而使这种自动提升变得站不住脚。

因此，创建 C 时存在的两种浮点类型都可以使用相同的 %f 格式说明符，但之后创建的 long double 需要不同的 %Lf 格式说明符（带有 大写 L)。

Answer 7

%hhd、%hd、%ld 和 %lld 添加到 printf 以使格式字符串与 scanf 更加一致，即使它们对于 printf 是多余的，因为默认参数促销活动。

那么为什么不为float 添加%hf？这很简单：查看scanf 的行为，float 已经有了格式说明符。这是%f。 double 的格式说明符是 %lf。

%lf 正是 C​​99 添加到 printf 的内容。在 C99 之前，%lf 的行为是未定义的（通过省略标准中的任何定义）。从 C99 开始，它是 %f 的同义词。

Answer 8

考虑到scanf 对 float、double 或 long double 有单独的格式说明符，我不明白为什么 printf 和类似的函数没有以类似的方式实现，但这就是 C / C++ 和标准的实现方式结束了。

根据处理器和当前模式，推送或弹出操作的最小大小可能存在问题，但这可以通过默认填充处理，类似于结构中局部变量或变量的默认对齐方式。当从 16 位编译器升级到 32 / 64 位编译器时，Microsoft 放弃了对 80 位（10 字节）long doubles 的支持，现在将long doubles 视为与doubles（64 位/8 字节）相同。他们本可以根据需要将它们填充到 12 或 16 字节边界，但没有这样做。