在编译器之间从 printf() 获得一致的输出

Question

我注意到printf("%#g\n", 0.0)任何 gcc/clang 版本与 Windows 7 上的 Visual Studio 2019（截至今天的最新版本）都会提供不同的输出。

gcc/clang 给出0.00000（总共 6 位数字，在 之后 5 位.）而 VS 给出0.000000（总共 7 位，在 之后 6 位.）。同样，"%#.8g"gcc/clang 总共给出 8 位数字，VS 总共给出 9 位数字。

问题：

• 标准对此有何看法？编译器/标准库之一是否有问题？
• 我只在本地（Windows 7）的 VS 中看到这种行为，但在 Azure Pipelines（最近的 Windows Server）上看不到。哪些特定的编译器版本/标准库版本/操作系统受到影响？
• 有没有办法在编译器之间获得一致的输出？

Answer 1

这是一个错误

您在 Visual Studio 中使用的 C 实现有缺陷。以下引文来自 C 2018。相关文本在 2011 年和 1999 年标准中实际上相同（在 1999 年，不等式使用文本而不是使用“>”和“？”的数学符号来描述）。

首先，在这种情况下，#意味着将生成小数点字符并且不会删除尾随零。它对删除尾随零之前应生成的位数没有影响。7.21.6.1 6 说“……对于a, A, e, E, f, F, g, 和G转换，转换浮点数的结果总是包含一个小数点字符，即使后面没有数字……对于g和G转换，尾随零不是从结果中删除……”这使g规范中说“……除非# 使用标志，任何尾随零将从结果的小数部分中删除，如果没有小数部分剩余，小数点字符将被删除。”

其次，对于零值，g格式规则说明使用该f格式。这是因为g(or G)的规则取决于e格式将使用的指数和要求的精度：

• 对于e，7.21.6.1 8 表示“......如果值为零，则指数为零。”
• 对于g，它表示“……如果非零，则P等于精度，如果省略精度，则为 6，如果精度为零，则为 1……”因此，问题中的或给出的P为 6 或 8 。%#g%#.8g
• 文本继续“……如果P > X ? ?4、转换是用样式f（或F）和精度P？( X + 1)。”

因此，对于在转换%#g或%#.8g与风格进行f采用精密6α（0 + 1）= 5或8？（0 + 1）分别= 7。

第三，对于f7.21.6.1 8 说“double表示浮点数的参数被转换为[-]ddd.ddd样式的十进制表示法，其中小数点字符后的位数等于精度规范……”因此，应分别在小数点后打印 5 或 7 位数字。

因此，对于%#g，“0.00000”符合 C 标准而“0.000000”不符合。而对于，，%#.8g八位数字（小数点后七位）符合，九位数字（八位后）不符合。

因为你用visual-c++标记了这个，我会注意到C++标准采用了C规范printf。C 2017 草案 N4659 20.2 说“C++ 标准库还提供了 C 标准库的功能，经过适当调整以确保静态类型安全。”

补偿错误

这个bug很可能是在C/C++库中，而不是编译器，所以通过使用例如#if微软宏的值来调整源代码_MSC_VER可能不是一个好的解决方案。（特别是，在编译之后，编译器可能会与更高版本的库一起运行。）

人们可能会在程序启动期间测试库。int PrecisionAdjustment;使用外部作用域定义后，可以使用此代码对其进行初始化：

{
    /*  The following tests for a Microsoft bug in which a "%#g" conversion
        produces one more digit than the C standard specifies.  According to
        the standard, formatting zero with "%#.1g" should produce "0.", but
        Microsoft software has been observed to produce "0.0".  If the bug
        appears to be present, PrecisionAdjustment is set -1.  Otherwise,
        it is 0.  This can then be used to select which format string to
        use or to adjust a dynamic precision given with "*" such as:

            printf("%#.*g", 6+PrecisionAdjustment, value);
    */
    char buffer[4];
    snprintf(buffer, sizeof buffer, "%#.1g", 0.);
    PrecisionAdjustment = buffer[2] == '0' ? -1 : 0;
}

这假设我们在精度 6 和 8 中看到的相同错误存在于精度 1 中。如果不是，则可以轻松进行适当的调整。