printf() 中变量的提升和转换

Question

在这种情况下，

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned char a = 1;
    printf("%hhu", -a);

    return 0;
}

-a

中的参数

printf

通过一元减运算符的整数提升提升为

int

，随后通过默认参数提升提升，最后通过格式说明符转换为

unsigned char

。
所以

-a

=>

-(int)a

(by

~

) => 不通过函数调用进行转换 =>

(unsigned char)-(int)a

(by

%hhu

)。我的想法对吗？

Answer 1

您是正确的，

a

在

int

中提升为

-a

，并且

printf("%hhu", -a);

将

int

传递到

printf

。使用

%hhu

执行的名义转换尚不清楚。

请注意，如果

a

不为零，则

-a

生成的值（在

int

中）不是

unsigned char

值。此外，对于八位二进制补码

signed char

，如果

a

大于 128，则

-a

生成的值不是

signed char

值。

为了理解

%hhu

，我们查看 C 2018 7.21.6.1 8 中

u

的规范：

unsigned int

参数被转换为无符号八进制（o）、无符号十进制（u），…

以及 7.21.6.1 7 中的

hh

：

指定后面的 d、i、o、u、x 或 X 转换说明符应用于

signed char

或

unsigned char

参数（参数将根据整数提升进行提升，但其值应转换为打印前

signed char

或

unsigned char

）；…

首先我们要解决这个“

signed char

or

unsigned char

”的问题。这是否表示我们可以通过

signed char

或

unsigned char

来传递

%hhu

？我认为不是；我认为作者刚刚将

%hhd

（旨在转换

signed char

）和

%hhu

（旨在转换

unsigned char

）的语言放在一起。所以我相信其目的是应该为

unsigned char

转换规范传递升级的

%hhu

。

Apple Clang 11.0.0 似乎同意，当传递

-a

（但不是

a

）时，它警告：“警告：格式指定类型 'unsigned char' 但参数具有类型 'int' [-Wformat]”

如上所述，传递

-a

可能会传递无法通过传递提升的

unsigned char

得到的值。它甚至可能传递一个无法通过传递提升的

signed char

或

unsigned char

得到的值。在这种情况下，可以说我们违反了传递

unsigned char

的要求，因此 C 标准没有指定结果行为。尽管它说传递的值应转换为

unsigned char

，但我相信这是一种概念上的转换，而不是对库实现的具体要求，并且这也属于“好像”规则：它实际上并不如果程序的最终定义行为相同，则必须执行。但是，由于可能无法定义传递不正确的值，因此我们没有定义的行为。

这可能是对规则的严格解读，但如果当

printf

为 1 时

a

打印“4294967295”而不是“255”，我不会感到太惊讶。

Answer 2

printf

是一个可变参数函数。

...

参数传递的参数类型在函数内部是未知的。因此，任何可变参数函数都必须依赖其他机制来解释

va_arg

参数的类型。

printf

和家人使用

const char* format

字符串来“告诉他们”通过了什么样的参数。传递与格式说明符指定的预期类型不同的类型会导致未定义的行为。

例如：

printf("%f", 24)

是未定义的行为。在任何地方都没有从

int

到

float

的转换，因为参数按原样传递（提升后），并且在

printf

内部，函数错误地将其第一个参数视为

float

。

printf

不知道也不可能知道参数的真实类型是

int

。

可变参数本身也经历了一些提升。对您的问题感兴趣的

unsigned char

被提升为

int

或

unsigned int

（我不确定）。因此，可变参数实际上不可能是

unsigned char

类型。因此

hhu

while 确实是

unsigned char

的说明符，它实际上会期望一个

unsigned int

(

int

)，这就是您传递给它的内容。

所以据我所知，代码是安全的，因为一元减法和传递可变参数引起了两个整数提升。但我不是 100% 确定。整数促销既奇怪又复杂。

Answer 3

我很确定你的 unsigned char 会被提升为 unsigned int，而不是 int。 考虑以下示例：

 char sc = 0xFE;
 unsigned char uc = 0xFE;

 printf("%.8x\n", sc);
 printf("%.8x\n", uc);

结果：

fffffffe
000000fe

char 被提升为 int，所以 0xFE（十进制的 -2）变成 0xFFFFFFFE（十进制的 -2），而 unsigned char 被提升为 unsigned int，所以 0xFE（十进制的 254）变成 0x000000FE（十进制的 254）