c - C中浮点型整数值

Question

#include<stdio.h>
 int main()
 {
   float a;
   printf("Enter a number:");
   scanf("%f",&a);
   printf("%d",a);
   return 0;
 }

我在 Ubuntu 中使用 gcc 运行程序。对于值(value)观——

          3.3 it gives value 1610612736 
          3.4 it gives value 1073741824
          3.5 it gives value 0
          3.6 it gives value -1073741824
          4 it gives value 0
          5 it gives value 0

发生了什么事？为什么打印这些值？我是故意这样做的，但想了解为什么会这样。感谢详细信息!

Answer 1

printf 函数不知道您传入的格式类型，因为那部分是可变的。

int printf(const char* format, ...);
//                             ^^^

在 C 标准中，传递一个 float 将被自动提升为一个 double (C11§6.5.2.2/6)，并且在调用方。

在 printf 中，因为它不知道那个 ... 东西的类型 (§6.7.6.3/9)，所以它必须使用来自别处——格式字符串。由于您已经传递了 "%d"，它告诉函数需要一个 int。

根据 C 标准，这会导致未定义的行为 (§7.21.6.1/8–9)，其中包括打印一些奇怪数字的可能性，故事结束。

但到底发生了什么？在大多数平台中，double 表示为“IEEE 754 binary64”格式，float binary32格式。您输入的数字将转换为 float ，只有 23 位有效，这意味着数字将近似如下:

3.3 ~ (0b1.10100110011001100110011) × 2¹  (actually: 3.2999999523162842...)
3.4 ~ (0b1.10110011001100110011010) × 2¹  (actually: 3.4000000953674316...)
3.5 = (0b1.11                     ) × 2¹  (actually: 3.5)
3.6 ~ (0b1.11001100110011001100110) × 2¹  (actually: 3.5999999046325684...)
4   = (0b1                        ) × 2²  (actually: 4)
5   = (0b1.01                     ) × 2²  (actually: 5)

现在我们将其转换为 double，它具有 53 位有效位，我们必须在这些数字的末尾插入 30 个二进制“0”，以产生例如

3.299999952316284 = 0b1.10100110011001100110011000000000000000000000000000000 ×2¹

这些主要是推导出那些数字的实际表示，分别是:

3.3 → 400A6666 60000000
3.4 → 400B3333 40000000
3.5 → 400C0000 00000000
3.6 → 400CCCCC C0000000
4   → 40100000 00000000
5   → 40140000 00000000

我推荐使用 http://www.binaryconvert.com/convert_double.html看看这如何分解为 ±m × 2^e 格式。

无论如何，我假设您的系统在正常设置下是 x86/x86_64/ARM，这意味着数字是使用 little-endian format 在内存中布局的, 所以传递的参数就像

 byte
  #0   #1   ...          #4   ...            #8 ....
+----+----+----+----+  +----+----+----+----+----+----+----+----+
| 08 | 10 | 02 | 00 |  | 00 | 00 | 00 | 60 | 66 | 66 | 0A | 40 | ....
+----+----+----+----+  +----+----+----+----+----+----+----+----+
 address of "%d"         content of 3.299999952316284
 (just an example)

在printf里面，它消费格式字符串"%d"，解析它，然后发现需要一个int因为 %d，所以从可变输入中取出 4 个字节，即:

 byte
  #0   #1   ...          #4   ...            #8 ....
+ - -+ - -+ - -+ - -+  +====+====+====+====+ - -+ - -+ - -+ - -+
: 08 : 10 : 02 : 00 :  | 00 | 00 | 00 | 60 | 66 : 66 : 0A : 40 : ....
+ - -+ - -+ - -+ - -+  +====+====+====+====+ - -+ - -+ - -+ - -+
 address of "%d"        ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
                        this, as an 'int'

因此，printf 将收到 0x60000000，并将其显示为十进制整数，即 1610612736，这就是您看到该结果的原因。其他数字可以类似解释。

3.3 → ... 60000000 = 1610612736
3.4 → ... 40000000 = 1073741824
3.5 → ... 00000000 = 0
3.6 → ... C0000000 = -1073741824 (note 2's complement)
4   → ... 00000000 = 0
5   → ... 00000000 = 0