打印联合值的怪癖

Question

下面的代码导致：

0.000000

10

在这种情况下，'data' 返回了什么？我知道 n.data.idata 和 n.data.fdata 是正确的用法，我只是好奇为什么整数值在这种情况下有效而浮点值无效。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct node
{
    union container
    {
        int idata;
        float fdata;
    } data;
    struct node *next;
} Node;

int main()
{
    Node i = {.data.idata = 10};
    Node n = {.data.fdata = 10.0};
    printf("%f\n", n.data);
    printf("%d\n", i.data);

    printf("\nExiting program...\n");
    return 0;
}

Answer 1

对于我原来回答错误的问题表示歉意。我觉得这个答案可能有助于向刚接触 C 的新手回答这个问题，说明 2501 在说什么（强调我的）

Specifier f assumes a default argument promotion from float to double, which doesn't happen in this case, because a union data is passed to the function. So the function receives the union data which consists of 4 bytes and represents a float, but tries to print 8 bytes, because it expects a double. The result is a nonsense value, in your case 0.0.

类型提升将一种二进制表示安全地或至少转换为另一种以标准化的方式。以下都是在x86机器上完成的

无符号 64 位格式 10 的二进制值

|01010000|00000000|00000000|00000000|00000000|00000000|00000000|00000000

作为 32 位浮点数的二进制值 10...

|00000000|00000000|00000100|10000010

64 位格式的双精度值 10...

|00000000|00000000|00000000|00000000|00000000|00000000|00100100|00000010

数字 10 的所有三种表示形式都有很大不同。类型提升没有发生意味着 printf 语句中的数字被视为 double 并且它是这样打印的。在这种情况下，它显示为的唯一原因零是精确度。

下面代码中的Node数据结构是8个字节。没有填充在结构中或者它不能是 8 个字节长。如果我们将 float 设置为 10 并且 next 到 0 我们在内存中有这个表示...

|00000000|00000000|00000100|10000010|00000000|00000000|00000000|00000000

上面如果转换成double并用printf("%f'\n");打印就可以了看起来像 0.0。如果你使用 'printf("%g\n")' 打印它，你会看到一些位必须设置在 8 个字节中，在我的例子中我得到

5.39824e-315

看看浮动 class 可以使用什么 fpclassify。请参阅下面的代码...

#include <assert.h>
#include <float.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct node {
  union container {
    float fdata;
    int idata;
  } data;
  uint32_t next;
} Node;

int main(void) {
  size_t nsize1 = sizeof(Node);
  assert(nsize1 == 8); 
  assert(sizeof(int)    == 4); 
  assert(sizeof(float)  == 4); 
  assert(sizeof(double) == 8); 
  Node  n   = {.data.fdata = 10.0};
  n.next = 0;
  double   d              = *(double*)&n;
  int    class_of_d       = fpclassify(d);
  assert(d > 0); 
  switch(class_of_d) {
    case FP_NAN        : printf("FP_NAN\n");break;
    case FP_INFINITE   : printf("FP_INFINITE\n");break;
    case FP_ZERO       : printf("FP_ZERO\n");break;
    case FP_NORMAL     : printf("FP_NORMAL\n");break;
    case FP_SUBNORMAL  : printf("FP_SUBNORMAL\n");break;
    case FP_SUPERNORMAL: printf("FP_SUPERNORMAL\n");break;
  }
  printf("%g\n", d); 
  return 0;
}

Answer 2

让我们暂时忽略明显的未定义行为，这是因为将不正确的类型传递给说明符 f 的 printf 函数。该类型是匿名联合。

说明符 f 假定默认参数从 float 提升为 double，在这种情况下不会发生这种情况，因为联合 data 被传递给函数。因此函数接收由 4 个字节组成并表示浮点数的联合 data，但尝试打印 8 个字节，因为它需要一个双精度数。结果是一个无意义的值，在你的例子中是 0.0。

（此答案假设 IEEE 754，并且 sizeof(int)<=4）

打印联合值的怪癖

Quirk with printing union values

c

printf

unions