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;
}

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?大端序存储

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！

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