C语言辨析——深入理解格式字符的用法

1. 问题

下面程序为什么的输出结果为什么不是25而是0?问题出在哪?


#include <stdio.h>
#include <math.h> 
int main()
{int a=3,b=4;  printf("%d\n",pow(a,2)+pow(b,2));    return 0;
}

2. 分析

函数pow的返回类型是double,因此表达式pow(a,2)+pow(b,2)的类型是double。而printf函数中的输出格式字符是“%d”,其对应的表达式应该是int类型。目前我们所用计算机系统大多数以8字节存储double类型数据,以4字节存储int类型数据,因此,可以得出结论:由于输出格式字符与表达式类型不匹配而产生错误输出。

3. 改正

(1)修改输出格式字符为“%f"或“%lf"。

(2)利用强制转换类型,将double类型的表达式转换为int类型。

修改后的程序如下所示。


#include <stdio.h>
#include <math.h> 
int main()
{int a=3,b=4;  printf("%d\n",pow(a,2)+pow(b,2)); // error    printf("%f\n",pow(a,2)+pow(b,2)); // (1)    printf("%lf\n",pow(a,2)+pow(b,2));// (1)printf("%d\n",(int)(pow(a,2)+pow(b,2)));// (2)return 0;
}

4. 进一步分析:为什么错误输出的结果是0

我们来分析表达式pow(a,2)+pow(b,2)的存储值,下面程序可以输出该表达式所占8个字节的值。

#include <stdio.h>
#include <math.h> 
int main()
{int a=3,b=4;    double c = pow(a,2)+pow(b,2);char *p = (char *)&c;for(int i=0; i<sizeof(double); i++) {printf("%02x ",*(p+i));}return 0;
}

输出结果是:

00 00 00 00 00 00 39 40

在错误的程序中,输出格式字符"%d"对应前4个字节,它们的值都是00,因此,输出结果为0。如果再输出一个"%d"会是多少呢?应该是0x40390000,即十进制的1077477376。我们通过程序来验证。


#include <stdio.h>
#include <math.h> 
int main()
{int a=3,b=4;    printf("%d\t%d\n",pow(a,2)+pow(b,3));return 0;
}

图片

注:以上结论是在Dev C++ 5.11下调试的结果,在其他编译器下是什么结果就不知道了。在大端系统中,会是什么情况呢?下面以截图展示。

图片

图 大端序存储

图片

图 运行结果是个随机值

与小端序有很大不同,

可见用错格式字符,问题很严重!

图片

参考文献:

[1]李红卫,李秉璋. C程序设计与训练(第四版)[M],大连,大连理工大学出版社,2023.

[2]https://pan.baidu.com/s/17ZXphwqySNIsIgcGtYMjvg?pwd=lhwc

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