c语言中两句相同的printf为啥输出结果不同

Posted 2023-05-08

float类型数据只有前6位是精确的，从第七位开始都是由“四舍五入”获得的。
两个printf()函数的输出结果的差异发生在第十位，所以说，这两组数据都是“对”的。
下面把float改为double(当然输出格式也做了相应的修改)，两组输出结果是相同的，原因在于，double类型数据的前16位是精确的。
/*
a
=
12345678900.000000
b
=
12345678920.000000
a
=
12345678900.000000
b
=
12345678920.000000
Press
any
key
to
continue
*/
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
double a = 123456.789e5, b;
b = a + 20;
printf("a = %lf b = %lf\n",a,b);
printf("a = %lf b = %lf\n",a,b);
return 0;
参考技术A int
a=7,b=2,m=0,n=0,k;
k=(n=b>a)||(m=a);
/*
执行上面这一行的时候，先运算
n=b>a，b>a
为假，值为
0，赋值给
n，表达式值为
0。
接着，因为逻辑或
||
的左边是
0，不足以判断数值，所以还要运算
m=a，
赋值
7
给
m
后，表达式值为
7，代表真，逻辑或的结果为真，
所以整体
(n=b>a)||(m=a)
的值是
1，赋值给
k。
*/
printf("%d,%d\n",k,m);
/*
把
k
和
m
打印出来，结果就是：
1,7
*/ 参考技术B 回答

假设在你选择的系统下，short型占2个字节，int型占4个字节，又假设有符号整数采用补码格式，则short型取值范围是[-32768, 32767]，含有65536个整数；而int型取值范围是[-2147483648, 2147483647]，含有4294967296个整数。1、当字节数少于int型的两个变量（此例是short型的x和y）在执行算术运算（此例是加法）时，它俩的值将被复制出来并被隐式类型转换为int型，然后执行算术运算。这种转换过程被称为“提升转换”。因此，表达式x+y等价于(int)x+(int)y，结果将是int型的32770。2、当x+y赋值给z时，发生隐式类型转换，由int型隐式类型转换为short型，这种转换过程被称为“窄化转换”。这次等待转换的int型值32770，已经超出short型取值范围，目标类型是short型属于有符号整数类型，发生“有符号整数溢出”，其结果将是32770-65536得到-32766。

提问

？？？

啥啊



为啥补码通过 printf 表现不同？

【中文标题】为啥补码通过 printf 表现不同？

【英文标题】：Why does the complement behave differently through printf?为什么补码通过 printf 表现不同？

【发布时间】：2015-04-18 01:47:37

【问题描述】：

我正在阅读有关位运算符的一章，我遇到了 1 的补码运算符程序并决定在 Visual C++ 上运行它。

int main ()

   unsigned char c = 4, d;
   d = ~c;
   printf("%d\n", d);

它给出了有效的输出：251

然后我决定不使用d作为变量来保存~c的值，而是直接打印~c的值。

int main ()

   unsigned char c=4;
   printf("%d\n", ~c);

它给出了输出-5。

为什么没用？

【问题讨论】：

提示：4 的 1 的补码等价于 -5 的二进制补码表示

是complement，不是compliment

@LưuVĩnhPhúc 你的补充值得称赞。

【参考方案1】：

在此声明中：

printf("%d",~c);

c 被转换为int¹ 类型 before ~（按位补码）运算符被应用。这是因为 整数提升，它被调用到 ~ 的操作数。在这种情况下，unsigned char 类型的对象被提升为（有符号）int，然后（在 ~ 运算符评估之后）由printf 函数使用，并匹配%d 格式说明符。

请注意，默认参数提升（因为printf 是一个可变参数函数）在这里没有任何作用，因为对象已经是int 类型。

另一方面，在这段代码中：

unsigned char c = 4, d;
d = ~c;
printf("%d", d);

发生以下步骤：

c 是 integer Promotions 的主题，因为 ~ （以同样的方式，如上所述） ~c 右值被评估为（有符号）int 值（例如-5） d=~c 进行从 int 到 unsigned char 的隐式转换，因为 d 具有这种类型。您可能认为它与d = (unsigned char) ~c 相同。请注意，d 不能为负数（这是所有无符号类型的一般规则）。 printf("%d", d); 调用默认参数提升，因此d 被转换为int 并保留（非负）值（即int 类型可以表示unsigned char 类型的所有值） .

---

^{1) 假设int 可以表示unsigned char 的所有值（请参阅下面的TC 的comment），但是非常可能以这种方式发生.更具体地说，我们假设INT_MAX &gt;= UCHAR_MAX 成立。通常sizeof(int) &gt; sizeof(unsigned char) 持有并且字节由八位组成。否则，c 将转换为 unsigned int（如 C11 子条款 §6.3.1.1/p2），格式说明符也应相应更改为 %u 以避免获得 UB（C11 §7.21. 6.1/p9)。}

【讨论】：

但这也发生在d=~c。真正的区别是在d=~c 中发生的（返回）到unsigend char 的转换，而不是在printf 调用中。

@MarcvanLeeuwen：d 的类型为 unsigned char，因此它不能为负数（即使在转换为 int 之后，因为 printf 的 默认参数提升我>）。事实上，你是对的，在d=~c 中也发生了整数提升（以同样的方式，正如我在上面的答案中描述的那样），但是赋值又将int 转换为unsigned char。另一方面，在第二种情况下，printf 函数采用“原样”int 参数（即%d 格式说明符是正确的），所以 default arguments Promotions 在那里什么都不做。

对于更多读者：我更新了我的答案以反映 Marc 的观察。您可以在修订历史记录中找到原始（较短的）答案。希望现在一切都清楚了。

请注意，在某些系统中，unsigned char 可以通过整数提升（例如，如果 sizeof(int) == 1）提升为 unsigned int，在这种情况下，printf 将调用未定义的行为，因为它使用错误的说明符。

@T.C.：你是对的，但让我们假设（为简单起见）我们生活在一个字节由八位组成的世界。我知道标准没有强制执行它，但例如 POSIX 执行。

【参考方案2】：

将~ 运算符应用于c 时，它会提升为int，结果也是int。

然后

在第一个示例中，结果被转换为unsigned char，然后提升为signed int 并打印出来。 在第二个示例中，结果打印为signed int。

【参考方案3】：

整数提升，来自标准：

如果带符号整数类型的操作数的类型可以表示所有 无符号整数类型的操作数类型的值， 无符号整数类型的操作数应转换为类型 带符号整数类型的操作数。

【参考方案4】：

char 在第二个 sn-p 中的操作 ~ 之前在 printf 语句中提升为 int。所以c，就是

0000 0100 (2's complement)  

二进制提升为（假设是32位机器）

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 // Say it is x  

其按位补码等于该值的二进制补码减一 (~x = −x − 1)

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011  

这是-5 2 的补码形式的十进制。

注意charc到int的默认提升也是在

d = ~c;

在补码运算之前，但结果被转换回unsigned char，因为d 的类型为unsigned char。

C11：6.5.16.1 简单赋值（p2）：

在简单赋值（=）中，右操作数的值被转换为赋值表达式的类型，并替换存储在左操作数指定的对象中的值。

和

6.5.16 (p3)：

赋值表达式的类型是左操作数的类型 左值转换后。

【参考方案5】：

它给出了 op -5。为什么它不起作用？

代替：

printf("%d",~c);

使用：

printf("%d", (unsigned char) ~c);

获得与第一个示例相同的结果。

~ 操作数经过整数提升，默认参数提升应用于可变参数函数的参数。

【参考方案6】：

要了解代码的行为，您需要了解名为 'Integer Promotions' 的概念（在您的代码中隐式发生在对 unsigned char 操作数进行位非操作之前）如 N1570 委员会草案中所述：

§ 6.5.3.3 Unary arithmetic operators

~ 运算符的结果是它的按位补码 （提升）操作数（即，结果中的每一位都被设置当且仅 如果未设置转换后的操作数中的相应位）。 该 对操作数执行整数提升，结果有 提升的类型。如果提升的类型是“‘无符号类型’，则 表达式~E 等价于可表示的最大值 输入减号E"。

因为unsigned char 类型比int 类型更窄（因为它需要更少的字节）， - 由抽象机（编译器）执行的隐式类型提升和变量c 的值在当时被提升为int编译（在应用补码操作~ 之前）。它是正确执行程序所必需的，因为~ 需要一个整数操作数。

§ 6.5 Expressions

一些运算符（一元运算符~，和二元运算符<<、>>、&、^和|， 统称为按位运算符）必须有操作数 整数类型。这些运算符产生的值取决于 整数，并且有符号类型的实现定义和未定义方面。

编译器足够聪明，可以分析表达式、检查表达式的语义、执行类型检查和算术转换（如果需要）。这就是在 char 类型上应用 ~ 的原因，我们不需要显式编写 ~(int)c — 称为显式类型转换（并且要避免错误）。

注意：

c 的值在表达式 ~c 中提升为 int，但 c 的类型仍然是 unsigned char - 它的类型不是。不要混淆。

重要提示：~ 操作的结果是int 类型！，查看以下代码（我没有 vs-compiler，我使用的是 gcc）：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
   unsigned char c = 4;
   printf(" sizeof(int) = %zu,\n sizeof(unsigned char) = %zu",
            sizeof(int),
            sizeof(unsigned char));
   printf("\n sizeof(~c) = %zu", sizeof(~c));        
   printf("\n");
   return EXIT_SUCCESS;

编译并运行：

$ gcc -std=gnu99 -Wall -pedantic x.c -o x
$ ./x
sizeof(int) = 4,
sizeof(unsigned char) = 1
sizeof(~c) = 4

注意：~c 的结果大小与int 相同，但不等于unsigned char — 此表达式中~ 运算符的结果为int！正如提到的6.5.3.3 Unary arithmetic operators

一元- 运算符的结果是其（提升的）操作数的负数。整数 对操作数执行提升，并且结果具有提升的类型。

现在，正如@hacks 在他的answer 中所解释的那样，~c 在 32 位机器上的结果和c = 4 的值是：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

十进制是-5——这是你的第二个代码的输出！

在您的第一个代码中，还有一行很有趣，可以理解b = ~c;，因为b 是一个unsigned char 变量，~c 的结果是int 类型，所以为了适应 ~c 到 b 的结果值，结果值 (~c) 被截断以适合 unsigned char 类型，如下所示：

    1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011  // -5 & 0xFF
 &  0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111  // - one byte      
    -------------------------------------------          
                                  1111 1011  

1111 1011 的十进制等效值为 251。您可以使用以下方法获得相同的效果：

printf("\n ~c = %d", ~c  & 0xFF); 

或如@ouah 在他的answer 中建议的那样使用显式转换。

【讨论】：

@hacks 谢谢，是的，我来这里主要是为了学习而不是参与，目前我主要从事 python、django、web 工作。

+int(PI/3) 用于实际引用相关规范部分......没有其他答案实际上解释了为什么促销发生在这里！ this->Some operators (the unary operator ~, and the binary operators <<, >>, &, ^, and |, collectively described as bitwise operators) are required to have operands that have integer type. 今天让我很开心。

@vaxquis 谢谢，-当我来到这篇文章时，我注意到大多数答案都在解释“结果如何不同”，所以我决定添加我的答案并强调“为什么这样”的原因, -- 在您阅读我的回答时，我在草稿中遗漏了另一个相关内容，现已添加。