将一个double型（int型）格式化输出为int型（double型）时发生了什么？第1页

bei-ji-85 网友的相关建议:

仅限x86/64环境下的Linux实现：

代码：

       #include <stdio.h>  int main() {     double x = -1.0;     printf("%d
", x);     return 0; }

32位模式下

对于printf来说，编译器就是把参数压栈，有几个参数就压几个，gcc编译完之后汇编是这样的：

        541:   ff 75 f4                pushl  -0xc(%ebp)  544:   ff 75 f0                pushl  -0x10(%ebp)  547:   8d 90 18 e6 ff ff       lea    -0x19e8(%eax),%edx  54d:   52                      push   %edx  54e:   89 c3                   mov    %eax,%ebx  550:   e8 5b fe ff ff          call   3b0 <printf@plt>

因为x是double，是64位，所以541-544的代码，是压入x的值。在x86平台上，这个值（-1）是0xbff00000 00000000

所以上述代码使用gcc test.c -m32 -o test，那么输出的值应该恒定是0，因为0xbff0000000000000的低32位都是0

另外，如果代码改改，用%lld输出的话，恒定输出的是-4616189618054758400，等于-1的浮点在内存中的值。

64位模式下

64位于32位不同的在于，64位用寄存器传参，如果是整数类型的参数，使用rdi，rsi，rdx，rcx这些寄存器。如果是浮点类型的参数，那么使用xmm0，xmm1，...xmm7这些作为参数，不够用的时候才会考虑用栈（注：不同编译器的ABI不同，Win和Linux的就不一样）

反汇编效果

        667:   f2 0f 10 45 e8          movsd  -0x18(%rbp),%xmm0  66c:   48 8d 3d a5 00 00 00    lea    0xa5(%rip),%rdi        # 718 <_IO_stdin_used+0x8>  673:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax  678:   e8 a3 fe ff ff          callq  520 <printf@plt>

第一个参数是rdi，这个没什么问题，第二个参数，对于printf来说，它看到的是%d，所以要从rsi寄存器里取值，而汇编代码里，没有对rsi初始化，第二个参数是放在了xmm0里。所以这就是为什么你每次运行的结果不一样了。

把代码简单的修改一下：

       #include <stdio.h>  int main() {     double x = -1;     int y = 100;     printf("%d
", x, y);     return 0; }

增加一行

       int y = 100;

那么这个代码在64位下恒定输出的就是100

反汇编

        66d:   89 d6                   mov    %edx,%esi  66f:   48 89 45 e8             mov    %rax,-0x18(%rbp)  673:   f2 0f 10 45 e8          movsd  -0x18(%rbp),%xmm0  678:   48 8d 3d 99 00 00 00    lea    0x99(%rip),%rdi        # 718 <_IO_stdin_used+0x8>  67f:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax  684:   e8 97 fe ff ff          callq  520 <printf@plt>

可以看到esi(rsi)，也就是第二个参数是被赋值了，那么这种改法，每次运行的结果就是确定的。

你的第二个问题是把整数作为参数传入，然后使用浮点模式显示

32位模式下

反汇编如下：

        544:   ff 75 e0                pushl  -0x20(%ebp)  547:   8d 83 58 e6 ff ff       lea    -0x19a8(%ebx),%eax  54d:   50                      push   %eax  54e:   e8 5d fe ff ff          call   3b0 <printf@plt>

这个运行结果是不确定的，因为double浮点是64位的，而int在32位下是32位的，printf会尝试取得一个长度为64位的变量，但你只传入了32位，剩下的部分是栈上的垃圾数据（大概率是返回值之类的），这种情况下，每次调用的结果都会不一样。

如果要让它显示成一个固定的值，把int变量变成long long即可

       int main() {     long long i = -1;     printf("%f
", i);     return 0; }

每次固定显示-nan

64位模式下

反汇编如下

        65c:   89 c6                   mov    %eax,%esi  65e:   48 8d 3d b3 00 00 00    lea    0xb3(%rip),%rdi        # 718 <_IO_stdin_used+0x8>  665:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax  66a:   e8 b1 fe ff ff          callq  520 <printf@plt>

这里，rsi就是那个整型变量，前面说了，如果用浮点数，编译器会使用xmm0~xmm7传参，这里并没有给xmm0赋值，所以理论上这里输出的内容是不确定的，但具体是不是不确定的，还要看GLIBC里的printf的实现。

如果要输出一个稳定的值，还有一个办法：

       int main() {     int i = 1;     double r = 1234;     printf("%f
", i, r);     return 0; }

多传一个参数进去，printf就会利用这个参数了。

这个问题涉及的内容比较杂，如果要了解细节的话，需要学习以下知识点：

1. 不同编译器和操作系统的ABI以及寄存器的使用规则
2. 浮点数在内存的表示方式
3. LIBC里的printf的具体实现方式

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