printf函数的类型转换问题

Posted 2021-07-18 正义的伙伴啊

转换说明

printf是我们最常用的的一个c语言的库函数之一，printf打印数据的指令要与待打印数据的类型相匹配，例如打印整数时要用%d，打印字符要用%c。这些符号被称为转换说明
常见的转换说明：

%a	浮点数、十六进制数和p计数法
%c	单个字符
%d	有符号十进制整数
%e	浮点数，e计数法
%f	浮点数、十进制计数法
%p	指针
%s	字符串
%o	无符号八进制数
%u	无符号十进制数
%x	无符号十六进制数，使用十六进制数0f

转换说明修饰符

标记

例如：-、+、空格、#和0

数字

如果该字段不能容纳待打印的数字或字符串，系统回使用更宽的字段

.数字

精度

• 对于%e、%E和%f转换，表示小数点右边数字的位数
• 对于%s转换，表示待打印字符的最大数量
• 对于整型转换，表示待打印数字的最小位数

h

和整型转换说明一起使用，表示short int和unsigned short int类型的值

hh

和整型转换说明一起使用，表示signed char和unsigned char类型的值

l

和整型转换说明一起使用，表示long int和unsigned long int类型的值

L

和浮点转换说明一起使用，表示long double 类型的值

代码示例：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 5;
	printf("%5d\\n", a);
	printf("%.5d\\n", a);
	printf("%05d\\n", a);
	printf("%-5d\\n", a);
	printf("%-05d\\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

转换说明的意义

转换说明把以二进制格式储存再计算机中的值转换成一系列字符（字符串）以便显示

转换很容易被人错误的理解为原始值换成转换后的值。实际上，转换说明时翻译说明，%的意思是“把给定的值翻译成十进制整数文本打印出来”，也就是把机器的语言翻译成目标值并打印出来，所以即使在某些情况下，转换不匹配，打印出来的值和转换符的类型相同，实际上转换符决定了打印出来的值。

转换不匹配

整型与整型

正常的认知都认为，转换说明应该与待打印值得类型相匹配。例如打印 int类型用%d %x %o，打印char 类型用%c、转换说明与待打印类型不匹配会怎么样？

#include<stdio.h>
int main()
#define pages 336
#define words 65618 //这里用define是因为define定义的变量类型是未知的，所以下面使用就不用声明相应类型的变量了
{
	short num = pages;        //0000 0001 0101 0000
	short mnum = -pages;      //1111 1110 1011 0000
	printf("num as short and unsigned short:%hd %hu\\n",num,num);  //0000 0001 0101 0000
	printf("mnum as short and unsigned short:%hd %hu\\n",mnum,mnum);  //1111 1110 1011 0000  
	printf("num as int and char %d %c\\n", num, num);  //1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 0000 和 0101 0000=80 查ASCII码对照表可知结果
	printf("words as int ,short ,char:%d,%hd,%c", words, words, words);
	return 0;

}
//如果要用%d打印就要发生整型提升,二进制位会提升为32位，规则为有符号补符号位，无符号补零
//1111 1111 1111 1111 1111 1110 1011 0000
//1000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 0000

//words
//%d 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0101 0010 //转型提升
//%hd  0000 0000 0101 0010       // 截断
}

运行结果

如果对这块内存二进制码不太了解的可以参考这个——0.0
实际上整型与整型在打印时也就用到了两点：

1. 整型提升——涉及两种类型的运算，两个值会分别转换成两种类型的更高级别
2. 截断

整型与浮点型

#include<stdio.h>
int main()
{
	float n1 = 3.0;
	double n2=3.0;
	long n3 = 2000000000;
	long n4 = 1234567890;
	printf("%.le %.le %.le %.le\\n", n1, n2, n3, n4);
	printf("%ld %ld \\n", n3, n4);
	printf("%ld %ld %ld %ld\\n",n1,n2,n3,n4);
	return 0;
}

代码结果：

打印第一行：n1和n2被正确的打印出来了，但是n3和n4就打印错误了，这是因为转换符%e告诉printf函数要以浮点型类型打印，但实际上传过去的时一个整型，浮点型有八个字节，而整型只有四个字节，所以整型后面的四个字节也会被读取，组成八个字节并强行把他解释为浮点型。
还有一点要注意给printf出传递参数时，c编译器会把float自动转换成double类型，所以n1会被强制扩展成八个字节
打印第二行：类型与传的值相匹配打印正确！

打印第三行：
如果我们想知道为什么会出现这种结果，就必须额了解函数的传参

printf("%ld %ld %ld %ld\\n",n1,n2,n3,n4);

函数printf（）在栈上开辟空间，并把n4,n3,n2,n1传入进去。n1和n2时double类型为八个字节，n3和n4是整型为四个字节，放入栈时开辟内存的大小与转换符类型无关，只与变量类型有关。然后转到printf函数，printf函数根据转换符读取数据，%ld说明printf（）应该每次读取四个字节，并将其解释为long int类型。
当读取n1时由于一次只能读取四个字节，所以n1被拆开成两段，前四个字节被读取，并且别强行解释为long int类型，接下来%ld读取剩下的四个字节，也就是n1的后四个字节。

所以到最后即使n3,n4的类型与打印的类型相符合，结果也是一堆乱码。