C 语言 printf("%f ",3/2) 为什么结果是 0 ？
在 C 语言中，如果你尝试打印 `printf("%f
", 3/2)`，你看到的输出是 `0.000000`（或者根据默认精度显示其他数量的零），这确实会让初学者感到困惑。要理解其中的原因，我们需要深入到 C 语言中关于数据类型、类型转换和运算符的细节。
核心问题：整数除法与浮点数输出
问题的根源在于 `3/2` 这个表达式是如何在 C 语言中被计算的，以及这个计算结果又是如何被 `%f` 这个格式说明符处理的。
1. 表达式 `3/2` 的求值：整数除法
数据类型的重要性： 在 C 语言中，每个常量和变量都有一个明确的数据类型。`3` 是一个整数常量，它的类型是 `int`（整型）。同样，`2` 也是一个 `int` 类型的常量。
运算符的规则： 当你对两个整数执行除法运算 (`/`) 时，C 语言会执行整数除法。整数除法有一个非常关键的特点：它会截断（丢弃）小数部分，只保留整数部分作为结果。
计算过程：
`3 / 2`
在整数除法中，3 除以 2 的结果是 1 余 1。
由于整数除法会截断小数部分，所以 `3 / 2` 的结果就直接是 `1`，而不是 `1.5`。
2. `%f` 的作用：浮点数输出
格式说明符的含义： `printf` 函数中的 `%f` 是一个格式说明符，它的作用是告诉 `printf` 应该将接收到的参数作为浮点数（`float` 或 `double` 类型）来处理，并按照标准的浮点数格式输出。
期望的数据类型： `%f` 期望的参数类型是 `float` 或 `double`。
3. 问题的发生：类型不匹配与隐式转换
现在我们将前面两点结合起来看，就能明白为什么会输出 `0`（实际上是 `0.000000`）。
`printf("%f ", 3/2)`
首先，编译器计算表达式 `3/2`。根据上面解释的整数除法规则，`3/2` 的结果是整数 `1`。
然后，这个整数 `1` 被传递给了 `printf` 函数，作为 `%f` 的参数。
关键点在这里： `%f` 期望的是一个浮点数（比如 `1.0`），但它实际接收到的是一个整数 `1`。
隐式类型转换的“不适配”： 当 C 语言的函数调用发生参数类型与格式说明符类型不匹配时，会尝试进行隐式类型转换。然而，直接将一个整数 `1` 传递给期望 `float` 或 `double` 的 `%f`，其行为 不是 将整数 `1` 转换成浮点数 `1.0` 然后输出。
底层机制：
在函数调用时，参数会被压入栈（stack）或者通过寄存器传递。对于 `%f`， `printf` 函数的实现会从指定的位置读取一片内存区域（通常是 8 个字节，代表一个 `double`），并将其解释为浮点数。
然而，我们传递给它的是一个整数 `1`。这个整数 `1` 在内存中占用的是 `sizeof(int)` 字节（通常是 4 个字节）。
`printf` 函数的 `%f` 会去读取这 4 个字节（或者因为参数提升到 `double` 的关系，它会读取后面紧跟着的 4 个字节，总共 8 个字节），并将这块内存区域按照 IEEE 754 标准的浮点数格式来解释。
由于我们传递的是整数 `1`，它的二进制表示在内存中与一个有效的浮点数 `1.0` 的二进制表示是完全不同的。对整数 `1` 的内存进行浮点数解释，结果很可能就是 `0.0` 或者一个非常接近零的随机浮点数。
在很多编译器和平台上，这种将一个 `int` 类型的数值传递给需要 `float` 或 `double` 参数的函数（特别是通过可变参数列表如 `printf` 时），其结果的不确定性很高。但恰恰是因为 `3/2` 结果是 `1`，这种不确定的浮点数解释在很多常见情况下会指向 `0.0`。更准确地说，是将内存中的 `int 1` 的二进制位模式解释为 `float` 或 `double`，这个模式对应的值就是 `0.0`。
为什么是 0 而不是其他随机值（通常情况下）？
这涉及到整数 `1` 的二进制表示和浮点数 `0.0` 的二进制表示的微妙关系。
整数 `1` 的二进制表示 (32位系统为例): `00000000 00000000 00000000 00000001`
浮点数 `0.0` 的二进制表示 (IEEE 754 单精度 `float`): 符号位 (1位): `0` (正数), 指数位 (8位): `00000000`, 尾数位 (23位): `00000000 00000000 00000000`。合起来是：`00000000 00000000 00000000 00000000`。
虽然我们传递的是整数 `1`，但 `printf` 会按照 `double` 的标准去读取内存（通常是 8 个字节）。如果考虑可变参数传递时的默认参数提升（arguments promotion）， `int` 参数会被提升为 `int` (如果用 `%d`) 或者 `double` (如果用 `%f` 或 `%lf`)。所以，我们传递的 `int 1` 会被提升为 `double 1.0`。
等等，这里我之前解释有点偏差。让我们修正一下。
正确的理解方式是：
1. `3/2` 计算结果是整数 `1`。
2. 这个整数 `1` 被作为参数传递给 `printf`。
3. `printf` 的参数列表是可变的。当 `printf` 遇到 `%f` 时，它期望从参数列表中读取一个 `double` 类型的值（因为 `float` 在可变参数函数中会被提升为 `double`）。
4. 问题在于： 如果我们直接传递 `3/2`（即整数 `1`），这个整数 `1` 并不会被自动转换成 `double 1.0` 然后再传递给 `printf`。它仍然是以 `int` 的形式被传递的。
5. `printf` 尝试将这个 `int` 参数（值为 1）按 `double` 的格式（读取 8 个字节的内存，并将其解释为 `double`）来输出。
6. 关键： 整数 `1` 在内存中的二进制表示（通常是 4 个字节：`0000...0001`）被 `printf` 按 8 个字节的 `double` 格式去读取和解释。它会读取这 4 个字节，然后后面跟着的 4 个字节的内容（这部分内容是未定义的，取决于栈的状态）。
7. 将整数 `1` 的二进制位模式（或者其提升后的结果）按 `double` 的格式去解释，并不一定会得到 `1.0`。
那么为什么会输出 `0.0` 呢？
这是因为 C 标准对这种可变参数列表中的类型不匹配行为定义得未定义（undefined behavior）。换句话说，编译器和运行时可以以任何方式处理它。
在实际的 大多数 平台上，当一个整数 `1` 被传递给期望 `double` 的 `%f` 时，发生的情况是：
整数 `1` 的值 (`0x00000001`) 被放在参数缓冲区（栈或者寄存器）。
`printf` 的 `%f` 格式说明符会尝试从缓冲区中读取一个 `double`。
如果传递的是 `int`，它可能会被视为一个普通的整数值。然后，当被解释为 `double` 时，其二进制表示（在典型的浮点数格式中）会对应一个非常小的值，通常情况下被截断为 `0.0`。
一个更精确的说法是：
当 `printf` 接收一个整数 `1` 作为参数，并且 `%f` 格式说明符期望一个 `double` 时，这是一种“类型不匹配”。在可变参数函数中，C 标准规定浮点类型（`float`）会被默认提升为 `double`。但对于非浮点类型（如 `int`），它不会被默认提升为对应的浮点类型（如 `double`）。
所以，传递给 `printf` 的是整数 `1`。而 `%f` 会尝试将栈上/寄存器里的这块内存（原本是为 `int` 分配的）按照 `double` 的格式来解读。这块内存中存放的是 `1` 的二进制位。如果这块内存被解释为 `double`，在很多架构上，其对应的浮点值恰好是 `0.0`。
如何修正？
要得到期望的 `1.5`，你需要确保传递给 `%f` 的参数本身就是浮点类型。方法很简单：
1. 将其中一个操作数改为浮点数：
```c
printf("%f ", 3.0/2); // 或者 3/2.0，或者 3.0/2.0
```
这样，`3.0` 是一个 `double` 类型常量。`3.0 / 2` 就会执行浮点除法，结果是 `1.5`（`double` 类型），然后 `%f` 正确地将其输出为 `1.500000`。
2. 显式强制类型转换：
```c
printf("%f ", (float)3/2); // 也可以是 (double)3/2
```
这里的 `(float)3` 会将整数 `3` 转换为浮点数 `3.0f`。然后 `3.0f / 2` 会执行浮点除法，结果是 `1.5f`，再被 `%f` 输出。
总结：
`printf("%f ", 3/2)` 输出 `0.000000` 是因为：
1. `3/2` 执行的是整数除法，结果是整数 `1`。
2. 这个整数 `1` 被传递给 `printf`。
3. `%f` 格式说明符期望接收一个 `double` 类型的值。
4. 将整数 `1` 的内存表示按 `double` 格式去解释时，在很多平台上，其结果（由于二进制位模式的差异）会是 `0.0`，而不是期望的 `1.0`。这是一种类型不匹配导致的未定义行为，但通常表现为输出接近于零的值。
避免这种问题的方法是始终确保参与浮点运算的数本身就是浮点类型，或者在传递给需要浮点类型的函数时进行显式的类型转换。
核心问题：整数除法与浮点数输出
问题的根源在于 `3/2` 这个表达式是如何在 C 语言中被计算的，以及这个计算结果又是如何被 `%f` 这个格式说明符处理的。
1. 表达式 `3/2` 的求值：整数除法
数据类型的重要性： 在 C 语言中，每个常量和变量都有一个明确的数据类型。`3` 是一个整数常量，它的类型是 `int`（整型）。同样，`2` 也是一个 `int` 类型的常量。
运算符的规则： 当你对两个整数执行除法运算 (`/`) 时，C 语言会执行整数除法。整数除法有一个非常关键的特点：它会截断（丢弃）小数部分，只保留整数部分作为结果。
计算过程：
`3 / 2`
在整数除法中，3 除以 2 的结果是 1 余 1。
由于整数除法会截断小数部分，所以 `3 / 2` 的结果就直接是 `1`，而不是 `1.5`。
2. `%f` 的作用：浮点数输出
格式说明符的含义： `printf` 函数中的 `%f` 是一个格式说明符，它的作用是告诉 `printf` 应该将接收到的参数作为浮点数（`float` 或 `double` 类型）来处理，并按照标准的浮点数格式输出。
期望的数据类型： `%f` 期望的参数类型是 `float` 或 `double`。
3. 问题的发生：类型不匹配与隐式转换
现在我们将前面两点结合起来看，就能明白为什么会输出 `0`（实际上是 `0.000000`）。
`printf("%f ", 3/2)`
首先，编译器计算表达式 `3/2`。根据上面解释的整数除法规则，`3/2` 的结果是整数 `1`。
然后，这个整数 `1` 被传递给了 `printf` 函数，作为 `%f` 的参数。
关键点在这里： `%f` 期望的是一个浮点数（比如 `1.0`），但它实际接收到的是一个整数 `1`。
隐式类型转换的“不适配”： 当 C 语言的函数调用发生参数类型与格式说明符类型不匹配时，会尝试进行隐式类型转换。然而，直接将一个整数 `1` 传递给期望 `float` 或 `double` 的 `%f`，其行为 不是 将整数 `1` 转换成浮点数 `1.0` 然后输出。
底层机制：
在函数调用时，参数会被压入栈（stack）或者通过寄存器传递。对于 `%f`， `printf` 函数的实现会从指定的位置读取一片内存区域（通常是 8 个字节，代表一个 `double`），并将其解释为浮点数。
然而，我们传递给它的是一个整数 `1`。这个整数 `1` 在内存中占用的是 `sizeof(int)` 字节（通常是 4 个字节）。
`printf` 函数的 `%f` 会去读取这 4 个字节（或者因为参数提升到 `double` 的关系，它会读取后面紧跟着的 4 个字节，总共 8 个字节），并将这块内存区域按照 IEEE 754 标准的浮点数格式来解释。
由于我们传递的是整数 `1`，它的二进制表示在内存中与一个有效的浮点数 `1.0` 的二进制表示是完全不同的。对整数 `1` 的内存进行浮点数解释，结果很可能就是 `0.0` 或者一个非常接近零的随机浮点数。
在很多编译器和平台上，这种将一个 `int` 类型的数值传递给需要 `float` 或 `double` 参数的函数（特别是通过可变参数列表如 `printf` 时），其结果的不确定性很高。但恰恰是因为 `3/2` 结果是 `1`，这种不确定的浮点数解释在很多常见情况下会指向 `0.0`。更准确地说，是将内存中的 `int 1` 的二进制位模式解释为 `float` 或 `double`，这个模式对应的值就是 `0.0`。
为什么是 0 而不是其他随机值（通常情况下）？
这涉及到整数 `1` 的二进制表示和浮点数 `0.0` 的二进制表示的微妙关系。
整数 `1` 的二进制表示 (32位系统为例): `00000000 00000000 00000000 00000001`
浮点数 `0.0` 的二进制表示 (IEEE 754 单精度 `float`): 符号位 (1位): `0` (正数), 指数位 (8位): `00000000`, 尾数位 (23位): `00000000 00000000 00000000`。合起来是：`00000000 00000000 00000000 00000000`。
虽然我们传递的是整数 `1`，但 `printf` 会按照 `double` 的标准去读取内存（通常是 8 个字节）。如果考虑可变参数传递时的默认参数提升（arguments promotion）， `int` 参数会被提升为 `int` (如果用 `%d`) 或者 `double` (如果用 `%f` 或 `%lf`)。所以，我们传递的 `int 1` 会被提升为 `double 1.0`。
等等，这里我之前解释有点偏差。让我们修正一下。
正确的理解方式是：
1. `3/2` 计算结果是整数 `1`。
2. 这个整数 `1` 被作为参数传递给 `printf`。
3. `printf` 的参数列表是可变的。当 `printf` 遇到 `%f` 时，它期望从参数列表中读取一个 `double` 类型的值（因为 `float` 在可变参数函数中会被提升为 `double`）。
4. 问题在于： 如果我们直接传递 `3/2`（即整数 `1`），这个整数 `1` 并不会被自动转换成 `double 1.0` 然后再传递给 `printf`。它仍然是以 `int` 的形式被传递的。
5. `printf` 尝试将这个 `int` 参数（值为 1）按 `double` 的格式（读取 8 个字节的内存，并将其解释为 `double`）来输出。
6. 关键： 整数 `1` 在内存中的二进制表示（通常是 4 个字节：`0000...0001`）被 `printf` 按 8 个字节的 `double` 格式去读取和解释。它会读取这 4 个字节，然后后面跟着的 4 个字节的内容（这部分内容是未定义的，取决于栈的状态）。
7. 将整数 `1` 的二进制位模式（或者其提升后的结果）按 `double` 的格式去解释，并不一定会得到 `1.0`。
那么为什么会输出 `0.0` 呢？
这是因为 C 标准对这种可变参数列表中的类型不匹配行为定义得未定义（undefined behavior）。换句话说，编译器和运行时可以以任何方式处理它。
在实际的 大多数 平台上，当一个整数 `1` 被传递给期望 `double` 的 `%f` 时，发生的情况是：
整数 `1` 的值 (`0x00000001`) 被放在参数缓冲区（栈或者寄存器）。
`printf` 的 `%f` 格式说明符会尝试从缓冲区中读取一个 `double`。
如果传递的是 `int`，它可能会被视为一个普通的整数值。然后，当被解释为 `double` 时，其二进制表示（在典型的浮点数格式中）会对应一个非常小的值，通常情况下被截断为 `0.0`。
一个更精确的说法是：
当 `printf` 接收一个整数 `1` 作为参数，并且 `%f` 格式说明符期望一个 `double` 时，这是一种“类型不匹配”。在可变参数函数中，C 标准规定浮点类型（`float`）会被默认提升为 `double`。但对于非浮点类型（如 `int`），它不会被默认提升为对应的浮点类型（如 `double`）。
所以，传递给 `printf` 的是整数 `1`。而 `%f` 会尝试将栈上/寄存器里的这块内存（原本是为 `int` 分配的）按照 `double` 的格式来解读。这块内存中存放的是 `1` 的二进制位。如果这块内存被解释为 `double`，在很多架构上，其对应的浮点值恰好是 `0.0`。
如何修正？
要得到期望的 `1.5`，你需要确保传递给 `%f` 的参数本身就是浮点类型。方法很简单：
1. 将其中一个操作数改为浮点数：
```c
printf("%f ", 3.0/2); // 或者 3/2.0，或者 3.0/2.0
```
这样，`3.0` 是一个 `double` 类型常量。`3.0 / 2` 就会执行浮点除法，结果是 `1.5`（`double` 类型），然后 `%f` 正确地将其输出为 `1.500000`。
2. 显式强制类型转换：
```c
printf("%f ", (float)3/2); // 也可以是 (double)3/2
```
这里的 `(float)3` 会将整数 `3` 转换为浮点数 `3.0f`。然后 `3.0f / 2` 会执行浮点除法，结果是 `1.5f`，再被 `%f` 输出。
总结：
`printf("%f ", 3/2)` 输出 `0.000000` 是因为：
1. `3/2` 执行的是整数除法，结果是整数 `1`。
2. 这个整数 `1` 被传递给 `printf`。
3. `%f` 格式说明符期望接收一个 `double` 类型的值。
4. 将整数 `1` 的内存表示按 `double` 格式去解释时，在很多平台上，其结果（由于二进制位模式的差异）会是 `0.0`，而不是期望的 `1.0`。这是一种类型不匹配导致的未定义行为，但通常表现为输出接近于零的值。
避免这种问题的方法是始终确保参与浮点运算的数本身就是浮点类型，或者在传递给需要浮点类型的函数时进行显式的类型转换。
网友意见
这是 printf 函数的原型
int printf(constchar* format,...);
它接受一个格式化字符串 format 和不固定的若干个参数
这些参数中的浮点数会依次存放在 %xmm0 ~ %xmm7 寄存器，如果浮点数个数超过8个，则超出部分存放在栈上
这些参数中的非浮点数会依次存放在 %edi %edx %ecx %r8d %r8d 寄存器上，如果非浮点数个数超过5个，则超出部分存放在栈上
| 数据类型/参数序号 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8+ |
|---|
printf 函数在格式化字符串的时候，从左往右扫描 format 字符串中的控制符
- 遇到 %f 控制符则按顺序读取一个浮点数
- 否则，按顺序读取一个非浮点数
比如
printf("%d %f %d %f",1,2.0,3,4.0);
参数存放：1, 2.0, 3, 4.0
- 1 -> %edi（非浮点数）
- 2.0 -> %xmm0（浮点数）
- 3 -> %edx（非浮点数）
- 4.0 -> %xmm1（浮点数）
format 中参数读取：”%d %f %d %f”
- 第一个%d <- %edi（非浮点数）
- 第一个%f <- %xmm0（浮点数）
- 第二个%d <- %edx（非浮点数）
- 第二个%f <- %xmm1（浮点数）
以下是用 objdump 后的反汇编代码，也可以证明以上结果
400535:48 ba 0000000000 movabs $0x4010000000000000,%rdx40053c:00104040053f:48 b8 0000000000 movabs $0x4000000000000000,%rax400546:000040400549:488955 f8 mov %rdx,-0x8(%rbp)40054d: f2 0f104d f8 movsd -0x8(%rbp),%xmm1400552: ba 03000000 mov $0x3,%edx400557:488945 f8 mov %rax,-0x8(%rbp)40055b: f2 0f1045 f8 movsd -0x8(%rbp),%xmm0400560: be 01000000 mov $0x1,%esi400565: bf 10064000 mov $0x400610,%edi40056a: b8 02000000 mov $0x2,%eax40056f: e8 9c fe ff ff callq 400410<printf@plt>
回到题主的问题，为什么以下代码的输出结果是0？
-
printf（“%f ”,3/2)
先看参数存放：3/2
- 3/2 -> %edi（3/2是整数，非浮点数）
format 中参数读取：”%f ”
- 第一个%f <- %xmm0（浮点数）
我们把参数存放到了 %edi 寄存器了，却希望从 %xmm0 寄存器中读这个参数，显然不会成功。
但是从输出结果为0看，应该是当时 %xmm0 寄存器的数值恰好是0，而这仅仅是巧合而已。
以上是在 x86_64 环境下测试的结果。
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