前言

printf可能是我們在學(xué)習(xí)C語言的過程中最早接觸的庫函數(shù)了。其基本使用想必我們都已經(jīng)非常清楚了。但是下面的這些情況你是否已經(jīng)清楚地知道了呢？

示例程序

我們來看一個示例程序，看看你能否對下面的結(jié)果輸出有非常清晰的認(rèn)識。

#include intmain(void) { inta=4; intb=3; intc=a/b; floatd=*(float*)(&c); longlonge=0xffffffffffffffff; printf("a/b:%f，a:%d\n",a/b,a,b);//打印0 printf("(float)a/b:%f\n",((float)a)/b);//打印1 printf("(double)a/b:%lf\n",((double)a)/b);//打印2 printf("d:%f\n",d);//打印3 printf("%.*f\n",20,(double)a/b);//打印4 printf("e:%d,a:%d\n",e,a);//打印5 printf("a:%d,++a:%d,a++:%d\n",a,++a,a++);//打印6 return0; }

編譯為32位程序：

gcc-m32-otesttest.c

在運(yùn)行之前，你可以自己先猜想一下打印結(jié)果會是什么。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果：

a/b:0.000000，a:3//打印0的結(jié)果 (float)a/b:1.333333//打印1的結(jié)果 (double)a/b:1.333333//打印2的結(jié)果 d:0.000000//打印3的結(jié)果 1.33333333333333325932//打印4的結(jié)果 e:-1,a:-1//打印5的結(jié)果 a:6,++a:6,a++:4//打印6的結(jié)果

你的猜想是否都正確呢？如果猜想錯誤，那么接下來的內(nèi)容你就不應(yīng)該錯過了。

你是否會有以下疑問：

0.打印0的a/b為什么不是1，a為什么不是4？

1.打印1和打印2有什么區(qū)別呢？

2.打印3為什么結(jié)果會是0.000000?

3.打印4的結(jié)果為什么最后的小數(shù)位不對？其中的*是什么意思？

4.打印5中，為什么a的值是-1而不是4？

5.打印6中，結(jié)果為什么分別是6，6，4？

在解答這些問題之前，我們需要先了解一些基本內(nèi)容。

可變參數(shù)中的類型提升

printf是接受變長參數(shù)的函數(shù)，傳入printf中的參數(shù)個數(shù)可以不定。而我們在變長參數(shù)探究中說到：
調(diào)用者會對每個參數(shù)執(zhí)行“默認(rèn)實(shí)際參數(shù)提升"，提升規(guī)則如下:
——float將提升到double
——char、short和相應(yīng)的signed、unsigned類型將提升到int

也就是說printf實(shí)際上只會接受到double，int，long int等類型的參數(shù)。而從來不會實(shí)際接受到float，char，short等類型參數(shù)。
我們可以通過一個示例程序來檢驗(yàn)：

//badcode #include intmain(void) { char*p=NULL; printf("%d,%f,%c\n",p,p,p); return0; }

編譯報錯如下：

printf.c:Infunction‘main’: printf.c:5:12:warning:format‘%d’expectsargumentoftype‘int’,butargument2hastype‘char*’[-Wformat=] printf("%d,%f,%c\n",p,p,p); ^ printf.c:5:12:warning:format‘%f’expectsargumentoftype‘double’,butargument3hastype‘char*’[-Wformat=] printf.c:5:12:warning:format‘%c’expectsargumentoftype‘int’,butargument4hastype‘char*’[-Wformat=]

我們可以從報錯信息中看到：

%d 期望的是 int 類型參數(shù)

%f 期望的是 double 類型參數(shù)

%c 期望的也是 int 類型參數(shù)

而編譯之所以有警告是因?yàn)?，char *類型無法通過默認(rèn)實(shí)際參數(shù)提升，將其提升為int或double。

參數(shù)入棧順序以及計算順序

在C語言中，參數(shù)入棧順序是確定的，從右往左。而參數(shù)的計算順序卻是沒有規(guī)定的。也就是說，編譯器可以實(shí)現(xiàn)從右往左計算，也可以實(shí)現(xiàn)從左往右計算。

浮點(diǎn)數(shù)的有效位

對于double類型，其有效位為15～~16位（參考：對浮點(diǎn)數(shù)的一些理解）。

可變域?qū)捄途?/p>

printf中，*的使用可實(shí)現(xiàn)可變域?qū)捄途?，使用時只需要用*替換域?qū)捫揎椃途刃揎椃纯?。在這樣的情況下，printf會從參數(shù)列表中取用實(shí)際值作為域?qū)捇蛘呔取Ｊ纠绦蛉缦拢?/p>

#include intmain(void) { floata=1.33333333; char*p="hello"; printf("%.*f\n",6,a); printf("%*s\n",8,p); return0; }

運(yùn)行結(jié)果：

1.333333 hello

而這里的6或者8完全可以是一個宏定義或者變量，從而做到了動態(tài)地格式控制。

格式控制符是如何處理參數(shù)的

printf有很多格式控制符，例如%d，它在處理輸入時，會從堆棧中取其對應(yīng)大小，即4個字節(jié)作為對應(yīng)的參數(shù)值。也就是說，當(dāng)你傳入?yún)?shù)和格式控制符匹配或者在經(jīng)過類型提升后和格式控制符匹配的時候，參數(shù)處理是沒有任何問題的。但是不匹配時，可能會出現(xiàn)未定義行為（有兩種情況例外,我們后面再說）。例如，%f期望一個double（8字節(jié)）類型，但是傳入的參數(shù)是int（4字節(jié)），那么在處理這個int參數(shù)值，可能會多處理4個字節(jié)，并且也會造成處理數(shù)據(jù)錯誤。

真相大白

有了前面這些內(nèi)容的鋪墊，我們再來解答開始的疑問：

對于問題0，a/b的結(jié)果顯然為4字節(jié)的int類型1，而%f期望的是8字節(jié)的double，而計算結(jié)果只有4個字節(jié)，因此會繼續(xù)格式化后面4個字節(jié)的a，而整型1和后面a組合成的8字節(jié)數(shù)據(jù)，按照浮點(diǎn)數(shù)的方式解釋時，它的值就是0.000000了。由于前面已經(jīng)讀取解釋了a的內(nèi)容，因此第二個%d只能繼續(xù)讀取4個字節(jié)，也就是b的值3，最終就會出現(xiàn)打印a的值是3，而不是4。

對于問題1，實(shí)際上在printf中，是不需要%lf的，%f期望的就是double類型，在編譯最開始的示例程序其實(shí)就可以發(fā)現(xiàn)這個事實(shí)。當(dāng)然了在scanf函數(shù)中，這兩者是有區(qū)別的。

對于問題2，也很簡單，2的二進(jìn)制存儲形式按照浮點(diǎn)數(shù)方式解釋讀取時，就是該值。

對于問題3，double的有效位為15~16位，也就是之外的位數(shù)都是不可靠的。printf中的*可用于實(shí)現(xiàn)可變域?qū)捄途?，前面已?jīng)解釋過了。

對于問題4，這里不給出，留給讀者思考，歡迎大家可留言區(qū)給出原因。

對于問題5，雖然參數(shù)計算順序沒有規(guī)定，但是實(shí)際上至少對于gcc來說，它是從右往左計算的。也就是說，先計算a++，而a++是先用在加，即壓入a=4，其后，a的值變?yōu)?;再計算++a，先加再用，即壓入a=5+1=6；最后a=6，壓入棧。最終從左往右壓入棧的值就分別為6，6，4。也就是最終的打印結(jié)果。但是實(shí)際情況中，這樣的代碼絕對不該出現(xiàn)！

至此，真相大白。

總結(jié)

雖然我們前面解釋了那些難以理解的現(xiàn)象，同時讀者可以參考變長參數(shù)探究和對浮點(diǎn)數(shù)的一些理解找到更多的信息。但是我們在實(shí)際編程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

格式控制符應(yīng)該與對應(yīng)參數(shù)類型匹配或者與類型提升后的參數(shù)類型匹配。

絕對避免出現(xiàn)計算結(jié)果與參數(shù)計算順序有關(guān)的代碼。

*在printf中實(shí)現(xiàn)可變域?qū)捄途取?/p>

printf不會實(shí)際接受到char，short和float類型參數(shù)。

如果%s對應(yīng)的參數(shù)可能為NULL或者對應(yīng)整型，那將是一場災(zāi)難。

不要忽略編譯器的任何警告，除非你很清楚你在做什么。

例外情況指的是有符號整型和無符號整型之間，以及void*和char*之間。