printf 输出浮点数

在测试printf函数输出结果时，写了如下代码：

/**
 * printf：格式化输出函数
 *     printf函数不会按照格式控制而对数据类型进行转换，不管三七二十一，
 *     抓到二进制数据就按照格式控制符对数据进行解析。
 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    //test_1
    float a = 10.9;
    printf("%d\n", a);
    //以十进制形式输出带符号整数(正数不输出符号)
    //输出 -1073741824
    //(printf 不会将浮点型变量 a 数据类型转换为整型，而是将按照浮点型格式存储的数据直接按照整型数据的格式进行解析打印)

    //test_2
    int b = 10;
    printf("%f\n", b);
    //以小数形式输出单、双精度浮点型
    //输出 0.000000

    //test_3(数据类型转换)
    int num_i = 10;
    float num_f = (float)num_i;
    printf("%f\n", num_f);
    //输出 10.000000
    //直接对变量进行类型强制转换时：
    //编译器先将内存中 num_i 的值当做整型数来处理，然后再按照浮点数的格式将其存储在内存中，最后 printf 以 %f (实数)格式打印出来

    //test_4(与 test_1、test_2、test_3 进行对比)
    int* fa = (int*)&a;
    float* fb = (float*)&b;
    printf("%d\n", *fa); //输出结果 1093559910
    printf("%d\n", *fb); //输出结果 0

    getchar();
    return 0;
}

本来以为test_4的结果会和test_1和test_2结果相同，然而结果输出如下：

编译环境为 Dev_C++ 5.11，编译日志如下：

主要观察a和*fa输出结果：在 test_4 中，取变量 a 的地址，然后将其地址强制转换成整型数地址，再取其地址中的内容 printf 按照%d格式输出。在这个过程中并没有改变地址内保存的内容，test_1 和 test_4 都是将其地址中保存的内容按照整型数据进行解析并打印输出，为什么结果会不一样呢？？

主要参考了下面的几个帖子：

• printf输出float和double类型数据的问题
• 为什么C自动将float类型的参数转换为double类型?
• C语言中的强制类型转换的原理是什么?

其中的重点是：printf 格式化输出，在传递参数时，若实参为 float 型数据，编译时会自动转换为 double 类型。我又写了一些代码用来测试，并总结这个问题，具体过程如下：

1.实型常量默认为 double 型

#include <stdio.h>
void main()
{
    //实型常量默认为 double 型，后面加 f/F 认为是 float 型
    printf("%d\n", sizeof(10.9));  //输出结果 8
    printf("%d\n", sizeof(10.9f)); //输出结果 4
}

2.打印如下数据

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    float  a = 10.9;
    float  b = 10.9f;
    double c = 10.9;
    double d = 10.9f;
    printf("%d\n", a);             //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", b);             //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", c);             //输出结果 -858993459
    printf("%d\n", d);             //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", 10.9);          //输出结果 -858993459
    printf("%d\n", 10.9f);         //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", (double)10.9f); //输出结果 -1073741824

    //对比 test_4
    int* fa = (int*)&a;
    printf("%d\n", *fa);           //输出结果 1093559910

    return 0;
}

3.对比输出结果--总结

printf("%d\n", a);             //输出结果 -1073741824
printf("%d\n", b);             //输出结果 -1073741824
printf("%d\n", d);             //输出结果 -1073741824
printf("%d\n", 10.9f);         //输出结果 -1073741824
printf("%d\n", (double)10.9f); //输出结果 -1073741824

这里输出的都是-1073741824,只看前四行，对于 printf 传递的实参都是 float 型(由于 printf 格式化输出，在传递参数时，若实参为 float 型数据，编译时都会自动转换为 double 类型数据)，所以实际输出结果均等价于第五行，先将 float 型的数据，自动转换为 double 类型，再将 8 字节的 double 类型数据按照%d格式解析输出。

---

printf("%d\n", c);             //输出结果 -858993459
printf("%d\n", 10.9);          //输出结果 -858993459

这里输出的都是-858993459,对于 printf 传递的实参都是 double 型,所以直接将 8 字节的 double 类型数据按照%d格式解析输出。那么这里的输出结果和上面的输出结果为什么不同？？由于 float 类型和 double 类型直接转换会涉及到精度问题(看下面的代码)，所以上面 float 类型的 10.9 转换为 double 类型的数据和 double 类型的 10.9 在计算机中是不同的，所以按照整型数来对数据(01011···)解析，输出的结果是不同的。

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%.15f\n", 3.14f);
    printf("%.15f\n", (double)3.14f);
    printf("%.15f\n", 3.14);

    return 0;
}

其输出的结果如下：

---

int* fa = (int*)&a;
printf("%d\n", *fa);           //输出结果 1093559910

这里输出的结果是1093559910,和上面的两种结果都不相同，是因为将 float 类型的变量 a 的地址强制转换成整型数地址后，*fa将被看成是整型数(地址中保存的内容实际并没有改变)，所以将*fa传递给 printf 函数，这里printf("%d\n", *fa);只是将变量 a 地址中 4 个字节的数据内容按照%d的格式进行解析并输出打印出来，因此，输出结果与上面两种结果都不同。

后记：换编译器

后来我换了VS 2015对程序进行编译，会直接给出警告，通过看VS 2015编译器给出的警告或许就可以直接发现问题了。对于上面 2.打印如下数据 中的程序，VS 2015的编译信息如下(结合行号看警告信息，注意第18行没有警告)：

---

本来的程序只是为了测试 printf 函数的输出结果，用来验证“ printf 函数不会按照格式控制符而对数据类型进行强制转换。对于 printf，不管三七二十一，只是抓到二进制数据就按照格式控制符对数据进行解析。”但是细心观察，深入思考，就会发现新大陆:)

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补充（两天后）

可以打印出变量 a、b、c、d 的地址，然后用调试工具查看数据在计算机内部的存储，可以对上述的 总结 加以验证，请参考 评论 ，具体代码如下：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    float  a = 10.9;
    float  b = 10.9f;
    double c = 10.9;
    double d = 10.9f;

    //打印变量的地址，查看数据在计算机内部的存储
    printf("%p\n", &a); // 0x412e6666          float 类型内部存储
    printf("%p\n", &b); // 0x412e6666          float 类型内部存储
    printf("%p\n", &c); // 0x4025cccccccccccd  double类型内部存储
    printf("%p\n", &d); // 0x4025ccccc0000000  由float类型转换为double类型，其内部存储

    printf("\n****************\n");

    //以下的printf输出语句是等价的
    printf("%d\n", a);                         //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", b);                         //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", d);                         //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", 10.9f);                     //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", (double)a);                 //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", (double)b);                 //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", (double)10.9f);             //输出结果 -1073741824
    printf("%d\n", 0x4025ccccc0000000);        //输出结果 -1073741824
    //printf对数据解析：截取低位四个字节 0xc0000000
    //补码：1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
    //求原码，符号位不变，其余位取反加 1
    //原码：1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
    //十进制表示：-1073741824

    printf("\n****************\n");

    //以下的printf输出语句是等价的
    printf("%d\n", c);                         //输出结果 -858993459
    printf("%d\n", 10.9);                      //输出结果 -858993459
    printf("%d\n", 0x4025cccccccccccd);        //输出结果 -858993459
    //printf对数据解析：截取低位四个字节 0xcccccccd
    //补码：1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1101
    //求原码，符号位不变，其余位取反加 1
    //原码：1011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011
    //十进制表示：-858993459

    printf("\n****************\n");

    //对比 test_4
    int* fa = (int*)&a;
    //以下的printf输出语句是等价的
    printf("%d\n", *fa);                       //输出结果 1093559910
    printf("%d\n", 0x412e6666);                //输出结果 1093559910
    //printf对数据解析：0x412e6666
    //补码：0100 0001 0010 1110 0110 0110 0110 0110
    //求原码，正数的原码、反码和补码相同
    //原码：0100 0001 0010 1110 0110 0110 0110 0110
    //十进制表示：1093559910

    getchar();
    return 0;
}

具体输出结果如下所示：