printf 函数如何处理 %f 规范？

我有几个程序的输出我无法理解：

方案1

#include <stdio.h>
int main(void)
{
  int i=1;
  float k=2;
  printf("k is %f \n",k);
  printf("i is %f \n",i);
  return 0;
}

输出位于http://codepad.org/ZoYsP6dc http://codepad.org/ZoYsP6dc

k is 2.000000 
i is 2.000000

方案2

现在再举一个例子

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char i='a';
  int a=5;
  printf("i is %d \n",i);  // here %d type cast char value in int
  printf("a is %f \n",a);  // hete %f dont typecast float value
  printf("a is %f \n",(float)a);  // if we write (float) with %f then it works
  return 0;
}

这里的输出位于http://codepad.org/XkZVRg64 http://codepad.org/XkZVRg64

i is 97 
a is 2.168831 
a is 5.000000 

Question

这里发生了什么？为什么我会看到显示的输出？

您可能正在 64 位 x86 架构上运行此应用程序。在此架构上，浮点参数在 XMM 寄存器中传递，而整数参数在通用寄存器中传递。看系统 V AMD64 ABI 约定 http://en.wikipedia.org/wiki/X86_calling_conventions#System_V_AMD64_ABI_convention.

Because %f需要一个浮点值：

printf("i is %f \n",i);

打印 XMM0 寄存器中的值，该值恰好是k较早分配且未分配i传入 RSI 寄存器。组装看起来像这样：

movl    $.LC1, %edi       # "k is %f \n"
movsd   .LC0(%rip), %xmm0 # float k = 2
call    printf
movl    $1, %esi          # int i = 1
movl    $.LC2, %edi       # "i is %f \n"
call    printf            # prints xmm0 because of %f, not esi

如果您像这样重新排序作业：

int i = 1;
printf("i is %f \n",i);

float k = 2;
printf("k is %f \n",k);

它打印：

i is 0.000000 
k is 2.000000 

因为XMM0寄存器的值恰好为0。

[Update]它也可以在 32 位 x86 上重现。在这个平台上printf()基本上是铸造int* to double*然后读到double。让我们修改一下示例以便于查看：

int main() {
    float k = 2;
    int i = -1;
    printf("k is %f \n",k);
    printf("i is %f \n",i,i);
}

64位输出：

k is 2.000000 
i is 2.000000 

32位输出：

k is 2.000000 
i is -nan 

也就是说，2int值为 -1 的 s 看起来像double0xffffffffffffffff 这是一个NaN value.