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问题

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

回答
好的，咱们来聊聊这个话题，就当是平时吃饭聊天时碰到的一个技术点。

把一个 `double` 类型的数据，你想让它看起来像个 `int` 类型一样输出，或者反过来，把一个 `int` 类型的数据，让它以 `double` 类型的方式呈现，这背后实际发生的是数据类型的转换和输出格式的控制。

咱们一步步来看，会讲得细致点。

当你“格式化”一个 `double` 为 `int` 时发生了什么？

假设你有一个 `double` 类型的变量，比如 `double pi = 3.14159;`。你想让它输出的时候只显示整数部分，就像 `int num = 3;` 这样。

1. 隐式类型转换（截断）：
在很多情况下，如果你直接将 `double` 赋值给 `int`，编译器会自动进行一个“截断”（truncation）操作。
截断意味着什么？ 它会直接丢弃掉小数点后面的所有部分，不管小数点后是什么数字。
举个例子：`double val = 3.999;` 如果你直接 `int num = val;`，那么 `num` 的值就是 `3`，而不是 `4`。小数点后面的 `.999` 被无情地砍掉了。
这跟我们通常理解的“四舍五入”是不一样的。四舍五入是基于一个规则（例如，小数点后第一位大于等于5则向前一位进一），而截断就是简单粗暴地“砍掉”。

2. 格式化输出的控制（比如使用 `printf` 或 `cout`）：
如果你不是直接赋值给 `int`，而是在输出时指定了格式，比如 C 语言的 `printf` 函数，你会这样写：`printf("%d", pi);` 或者 C++ 的 `cout`：`cout << (int)pi;`。
这里的 `(int)pi` 就是一个显式类型转换。它告诉编译器：“我明知道 `pi` 是个 `double`，但我就是要把它当作一个 `int` 来处理。”
转换过程依然是截断。`printf("%d", pi)` 这条语句，在内部，`printf` 函数会根据 `%d` 这个格式说明符，尝试将传递进来的 `pi` 的值（尽管它原本是 `double` 的内存表示）解释为一个整数。这个解释的过程，本质上就是对 `double` 的二进制表示进行截断，丢弃了小数部分。
即使你直接写 `printf("%d", 3.14159);`，编译器在看到 `%d` 时，也会对 `3.14159` 这个字面量进行截断处理，将其视为整数 `3` 来输出。

所以，当 `double` 被“格式化”输出为 `int` 时，最核心的操作就是截断，丢弃了小数部分。

当你“格式化”一个 `int` 为 `double` 时发生了什么？

现在我们换个方向，假设你有一个 `int` 类型的变量，比如 `int count = 10;`。你想让它输出时，像个 `double` 一样，带个 `.0`，变成 `10.0`。

1. 隐式类型提升（扩展）：
当你在一个期望 `double` 的地方使用 `int` 时，通常会发生隐式类型提升（promotion）。
提升是什么意思？ 编译器会非常“智能”地将你的 `int` 值转换成一个 `double` 值。
对于整数 `10`，将其转换为 `double` 并不复杂。它的二进制表示会被扩展，并且小数点后的部分会用零来填充。所以，整数 `10` 就会变成浮点数 `10.0`。这个过程没有数据丢失（因为整数本身就没有小数部分需要处理）。

2. 格式化输出的控制（比如使用 `printf` 或 `cout`）：
如果你使用 `printf` 函数，你会这样写：`printf("%f", count);` 或者 C++ 的 `cout`：`cout << (double)count;`。
这里的 `printf("%f", count)` 是一个更典型的例子。`%f` 格式说明符告诉 `printf`：“请将我接收到的值当作一个浮点数来处理和输出。”
转换过程就是整数提升。当 `count` (值是 `10`) 被传递给 `printf` 时，因为格式是 `%f`，`printf` 会将 `10` 的内存表示（作为整数）解释成一个 `double`，也就是 `10.0`。
C++ 的 `cout << (double)count;` 也是一样的道理，` (double)count ` 显式地将整数 `10` 转换成了浮点数 `10.0`，然后 `cout` 就会按照 `double` 的默认格式输出 `10.0`。

所以，当 `int` 被“格式化”输出为 `double` 时，核心操作是整数提升，将整数值无损地转换为浮点数表示，并在输出时默认显示小数部分（通常是 `.0`）。

总结一下，关键点在于：

`double` > `int`：核心是“截断”，小数部分被丢弃。 这是有损的转换。
`int` > `double`：核心是“提升”，整数值被精确地转换为浮点数表示，小数部分默认为 `.0`。 这是无损的转换。

这些转换在编程中非常常见，理解它们能帮助我们写出更健壮的代码，避免一些意想不到的结果。比如，你可能期望 `printf("%f", 5);` 输出 `5.000000`，但如果你不小心写成了 `printf("%d", 5.0);`，输出就变成了 `5`，而你期望的是 `5.0` 或者别的什么。对类型的理解能帮你避免这类小麻烦。

网友意见

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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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