使用 %d 打印 unsigned long long

Question

为什么我打印以下内容时得到-1？

unsigned long long int largestIntegerInC = 18446744073709551615LL;

printf ("largestIntegerInC = %d\n", largestIntegerInC);

我知道我应该使用 llu 而不是 d，但为什么我得到 -1 而不是 18446744073709551615LL？

是因为溢出吗？

Answer 1

在二进制补码算术中，有符号值 -1 与最大无符号值相同。

考虑二进制补码中负数的位模式（我使用的是 8 位整数，但无论大小如何，该模式都适用）：

 0 - 0x00
-1 - 0xFF
-2 - 0xFE
-3 - 0xFD

因此，您可以看到负 1 具有全 1 的位模式，这也是位模式为最大的无符号值。

Answer 2

您使用了带符号的 32 位数字的格式，因此得到 -1。 printf() 无法在内部判断您传入的数字有多大，因此它只是从可变参数列表中提取前 32 位，并将它们用作要打印出来的值。由于您提供了带符号的格式，因此它会以这种方式打印它，并且 0xffffffff 是 -1 的二进制补码表示形式。

Answer 3

您可以（应该）在编译器警告中看到原因。如果不是，请尝试设置最高警告级别。使用 VS，我收到此警告：警告 C4245：'初始化'：从 '__int64' 到 'unsigned __int64' 的转换，有符号/无符号不匹配。

Answer 4

不，没有溢出。这是因为它没有打印整个值：

18446744073709551615 与 0xFFFFFFFFFFFFFFFF 相同。当 printf %d 处理该数据时，它仅获取 32 位（如果是 64 位 CPU，则获取 64 位）进行转换，这些是有符号值 -1。

如果 printf 转换为 %u，则它将显示 4294967295（32 位）或 18446744073709551615（64 位）。

溢出是指值增加到无法容纳分配的存储空间的程度。在这种情况下，该值已分配，但未完全检索。

Answer 5

在 C (99) 中，LLONG_MAX 保证 long long int 类型的最大值至少为 9223372036854775807。 unsigned long long int 的最大值保证至少为 18446744073709551615，即 2⁶⁴−1 (0xffffffffffffffff< /代码>）。

因此，初始化应该是：（

unsigned long long int largestIntegerInC = 18446744073709551615ULL;

注意 ULL。）由于 largestIntegerInC 是 unsigned long long int 类型，因此您应该使用正确的方式打印它格式说明符，即"%llu"：

$ cat test.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned long long int largestIntegerInC = 18446744073709551615ULL;
    /* good */
    printf("%llu\n", largestIntegerInC);
    /* bad */
    printf("%d\n", largestIntegerInC);
    return 0;
}
$ gcc  -std=c99 -pedantic test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:9: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’

上面的第二个printf()是错误的，它可以打印任何内容。您正在使用 "%d"，这意味着 printf() 需要一个 int，但得到一个 unsigned long long int< /code>，（很可能）与 int 的大小不同。您得到 -1 作为输出的原因是由于（坏）运气，并且事实上，在您的机器上，数字是使用二进制补码表示形式来表示的。

---

为了看看这有多糟糕，让我们运行以下程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    const char *fmt;
    unsigned long long int x = ULLONG_MAX;
    unsigned long long int y = 42;
    int i = -1;
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Need format string\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    fmt = argv[1];
    printf(fmt, x, y, i);
    putchar('\n');
    return 0;
}

在我的 Macbook 上，使用 "%d %d %d" 运行该程序会得到 -1 -1 42，在 Linux 机器上，具有相同格式的相同程序给出 -1 42 -1。哎呀。

---

事实上，如果您尝试在 largestIntegerInC 变量中存储最大的 unsigned long long int 数字，您应该包含 limits.h 并使用ULLONG_MAX。或者您应该将 -1 存储到您的变量中：

#include <limits.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned long long int largestIntegerInC = ULLONG_MAX;
    unsigned long long int next = -1;
    if (next == largestIntegerInC) puts("OK");
    return 0;
}

在上面的程序中，largestIntegerInC 和 next 都包含 的最大可能值unsigned long long int 类型。

Answer 6

这是因为您传递的数字的所有位都设置为 1。当解释为二进制补码有符号数字时，结果为 -1。在这种情况下，它可能只查看其中的 32 位，而不是全部 64 位，但这并没有任何真正的区别。