无符号字符的格式说明符

Question

假设我想打印 unsigned char：

unsigned char x = 12;

哪个是正确的。 这个是：

printf("%d",x);

或者这个：

printf("%u",x);

我在其他地方看到了这样的讨论：

- 即使将 ch 改为 unsigned char，代码的行为也不符合 C 标准的规定。这是因为在普通的 C 实现中，unsigned char 被提升为 int，因此一个 int 会被传递给 printf 的 %u 指示符。但是，%u 需要一个 unsigned int，所以类型不匹配，C 标准没有定义这种行为。

- 你的评论是不正确的。C11 标准规定转换指示符必须与函数参数本身的类型相同，而不是推广类型。这一点在 hh 长度修改符的描述中也有明确说明：“根据整数提升，参数已被提升，但其值在打印之前必须转换为 signed char 或 unsigned char”。

那么哪个是正确的？有什么可靠的来源关于这个问题吗？（从这个意义上讲，我们也应该使用 %d 打印 unsigned short int，因为它可以升级为 int？）

- anon

Answer 1

正确的是*：

printf("%d",x);

这是由于`printf()`是可变参数函数，因此会出现默认参数提升。这意味着`unsigned char`值始终会被提升为`int`。

根据N1570（C11草案）的6.5.2.2/6节“函数调用”（强调如下）：

“If the expression that denotes the called function has a type that does not include a prototype, the integer promotions are performed on each argument, and arguments that have type float are promoted to double. These are called the default argument promotions.”

而6.5.2.2/7子句指出：

“The ellipsis notation in a function prototype declarator causes argument type conversion to stop after the last declared parameter. The default argument promotions are performed on trailing arguments.”

这些整数提升在6.3.1.1/2节“布尔值、字符和整数”中进行了定义。

如果一个能够表示原始类型的所有值(对于位字段来说，受宽度限制)，则该值被转换为;否则，它将被转换为。这些称为整数提升^.58)。所有其他类型都不受整数提升的影响。 这段引用回答了您关于的第二个问题(请参阅下面的评论)。

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^{* 除了超过8位的unsigned char（例如，它可能占用16位），请参见@chux的answer。}

- Grzegorz Szpetkowski

Answer 2

对于unsigned char x = 12的正确格式说明符取决于多种因素：

如果INT_MAX >= UCHAR_MAX，这通常是情况，使用"%d"。在这种情况下，unsigned char被提升为int。

printf("%d",x);

否则使用"%u"（或"%x"，"%o"）。在这种情况下，unsigned char被提升为unsigned。

printf("%u",x);

现代编译器支持"hh"长度修饰符，以解决这种歧义。如果由于可变参数的标准提升而将x转换为int或unsigned，则printf()会在打印之前将其转换为unsigned char。

printf("%hhu",x);

如果使用旧编译器，没有使用"hh"或需要高度可移植的代码，请使用显式转换。

printf("%u", (unsigned) x);

同样的问题/答案适用于"unsigned short"，只是期望"INT_MAX >= USHRT_MAX"并使用"h"代替"hh"。

- chux - Reinstate Monica

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我刚刚得出了同样的结论。在使用无符号字符时，使用d可能会导致未定义行为，请参见讨论（请查看我的最新评论）：https://dev59.com/5ZXfa4cB1Zd3GeqPh6IZ#36350763。我想听听你的意见。 - 2501

@2501 当打印 char、unsigned char、signed char...int、unsigned 时，请考虑什么是 defined 并从2个规范开始：(1)任何低于int/unsigned的较低级整数将被提升为int/unsigned。 (2) ...参数：“...一个提升类型是有符号整数类型，另一个提升类型是相应的无符号整数类型，并且该值在两种类型中都可以表示”（C11 §6.5.2.2）。因此，在考虑是否使用printf()定义"hhd"、"hhu"、..."d"、"u"时，原始类型不相关，只关注提升类型和值。 - chux - Reinstate Monica

@2501... 那么我们只需要考虑以下情况，以确定行为是否被定义：A) 使用具有“d”、“hd”、“hhd”限定符的int参数（或在int范围内的unsigned参数），其值是在int、short、signed char范围内；B）使用具有unsigned参数（或在unsigned范围内的int参数）且值为任何值的“...u”、“...o”、“...x”、“...X”。我认为像A)中值超出范围的情况取决于实现。 - chux - Reinstate Monica

你能在“寻找高度可移植代码”方面添加一些信息吗？ - undefined

Answer 3

对于跨平台开发，我通常通过使用inttypes.h来避免推广问题。

http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/basedefs/inttypes.h.html

这个头文件（在C99标准中）定义了所有基本类型的printf类型。所以如果你想要一个uint8_t（我强烈建议使用这种语法，而不是unsigned char），我会使用

#include <inttypes.h>
#include <stdint.h>
uint8_t x;
printf("%" PRIu8 "\n",x);

- IdeaHat

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对于跨平台开发，unsigned char 的范围可能与 uint8_t 的范围不匹配。符合 C11 标准的编译器不一定需要实现 uint8_t - "这些类型是可选的"。 - chux - Reinstate Monica

@chux 当平台没有8位可寻址单元时，如果希望引起编译错误而不是错误行为，则应使用uint8_t。 - M.M

Answer 4

unsigned char和unsigned short都可以安全地使用%u进行打印。默认参数提升将它们转换为int或unsigned int之一。如果它们被提升为后者，一切都很好（格式说明符和传递的类型匹配），否则C11（n1570）6.5.2.2 p6，第一个弹头适用:

• 一个提升的类型是带符号整数类型，另一个提升的类型是相应的无符号整数类型，并且值在两种类型中都可以表示;

标准非常清楚地指出默认参数提升适用于printf的可变参数，例如再次提到了（大多数无用的）h和hh长度修饰符（ibid。7.21.6.1 p7，emph. mine）:

hh -- 指定以下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，但在打印之前其值应转换为signed char或unsigned char);[...]

- mafso

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是的，h和hh对于printf()来说大多无用，但它们主要是为了对称性而添加的，因为它们对于scanf()并不无用。 - RastaJedi

我认为这解释了。我曾经对此感到疑惑，然后发现了这个。 - natersoz