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TDM-GCC 5.1.0 で以下のソースを gcc -std=c99 -pedantic test.c のように c99 を指定してコンパイルを実行すると、%lf 指定した方の出力が 0.000000 になってしまいます。

対象のソースコード:

#include <stdio.h>

int main(void){
    double v = 3.1415926;
    printf("%f\n", v);
    printf("%lf\n", v);
}

実行結果 (c99 オプションありでコンパイル):

3.141593
0.000000

一方、オプション指定なし(gcc test.c)でコンパイルした場合には、期待通りの結果が得られます。

実行結果 (c99 オプションなしでコンパイル):

3.141593
3.141593

screen shot

printf での %lf の使用は C99 では適合なはずなので、おかしな結果です。

以前使用していた古いバージョンの GCC (MinGw gcc3.2) ではc99オプション使用時に%lfは使用できていたので、この GCC での固有バグではないかと思いますが、当面(バグフィックスされるまで)困るので回避方法を探しています。

C99 オプションなしでコンパイルした場合は問題ないので、なんらかの方法で回避できるのではないかと思っています。

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  • 例えばgcc -std=gnu99 -pedantic test.c だとOKですが、これってC99 pedanticと同じ意味ですかね?
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月14日 12:21
  • 同じGCC 5.1.0で引数もgcc -std=c99 -pedantic test.cであってもWandboxでは正しく動作しました。TDM-GCC固有の問題かもしれません。「回避方法」とはどのようなものを想定されていますか? (どこまで変更可能で、どこは変更せずに済ませたいですか?)
    – sayuri
    Commented 2017年4月14日 12:34
  • コメントでの例のように別のオプションを追加指定するか通常のシステムヘッダの利用に先立ちなんらかのマクロを指定する(あるいは-Dオプションでマクロ指定)。includeヘッダなどを直接修正するというのは最終手段。gcc(コンパイラ関連)自体のソースは修正しない。 というような考えです。
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月14日 12:39
  • 1
    ご指摘のように%lfはISO C99準拠であれば使えるはずですが、GCCのC99準拠状況リストを見ると、%lfへの対応はライブラリの仕事であってコンパイラがすべきことは無い、と言っています。今手元にTDM-GCC環境が無いので試せないのですが、もしかしたらライブラリのバージョンも関係してくるかもしれないです。
    – nekketsuuu
    Commented 2017年4月14日 12:43
  • 1
    @metropolis 私もそれを考えてcl test.c は試してみたんですが%lfは機能しているようでした。この場合doubleのサイズも同じだと思われるのでおそらく関係ないかと思うんですが、gccからのmsvcライブラリの呼び出し時に未対応だとgccがみなしているというのはあるかもしれません。
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月14日 12:50

4 件の回答 4

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-std=c99-std=gnu99で動作が変わる理由

TDM-GCCがベースにしているMinGWにはMinGW stdioとMSVCRT stdioの2種類のstdioが存在します。__mingw_printf()__msvcrt_printf()の名前でアクセスできます。

#include <stdio.h>

int main(void){
    double v = 3.1415926;
    printf("%f\n", v);
    printf("printf(): %lf\n", v);
    __mingw_printf("__mingw_printf(): %lf\n", v);
    __msvcrt_printf("__msvcrt_printf(): %lf\n", v);
}

MSVCRT stdioの実体はMSVCRT.dllですがこれは1998年にリリースされたVisual C++ 6.0のものですので、C99やC11といった仕様とは無縁です。Format Specification Fields: printf and wprintf Functionsprintf()のドキュメントがありましたが、%zuという指定も存在しません。

さてMinGW stdioとMSVCRT stdioは<stdio.h>の次の記述により__USE_MINGW_ANSI_STDIOの値により動作が切り替わります。

#if __USE_MINGW_ANSI_STDIO
/*
 * User has expressed a preference for C99 conformance...
 */
(略)

__mingw_stdio_redirect__
int printf (const char *__format, ...)
{
  register int __retval;
  __builtin_va_list __local_argv; __builtin_va_start( __local_argv, __format );
  __retval = __mingw_vprintf( __format, __local_argv );
  __builtin_va_end( __local_argv );
  return __retval;
}

(略)

#else
/*
 * Default configuration: simply direct all calls to MSVCRT...
 */
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW fprintf (FILE*, const char*, ...);
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW printf (const char*, ...);
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW sprintf (char*, const char*, ...);
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW vfprintf (FILE*, const char*, __VALIST);
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW vprintf (const char*, __VALIST);
_CRTIMP int __cdecl __MINGW_NOTHROW vsprintf (char*, const char*, __VALIST);

#endif

ここで__USE_MINGW_ANSI_STDIO<_mingw.h>で設定されています。

/* Activation of MinGW specific extended features:
 */
#ifndef __USE_MINGW_ANSI_STDIO
/*
 * If user didn't specify it explicitly...
 */
# if   defined __STRICT_ANSI__  ||  defined _ISOC99_SOURCE \
   ||  defined _POSIX_SOURCE    ||  defined _POSIX_C_SOURCE \
   ||  defined _XOPEN_SOURCE    ||  defined _XOPEN_SOURCE_EXTENDED \
   ||  defined _GNU_SOURCE      ||  defined _BSD_SOURCE \
   ||  defined _SVID_SOURCE
   /*
    * but where any of these source code qualifiers are specified,
    * then assume ANSI I/O standards are preferred over Microsoft's...
    */
#  define __USE_MINGW_ANSI_STDIO    1
# else
   /*
    * otherwise use whatever __MINGW_FEATURES__ specifies...
    */
#  define __USE_MINGW_ANSI_STDIO    (__MINGW_FEATURES__ & __MINGW_ANSI_STDIO__)
# endif
#endif

コンパイルオプション-std=c99-ansiを付けると__STRICT_ANSI__が定義されることに連動して__USE_MINGW_ANSI_STDIOも定義されます。
その結果、MinGW stdioとMSVCRT stdioとが切り替わります。

回避策

原理がわかれば明快です。

  • -std=gnu99を指定する(-std=c99-ansiを指定しない)
  • -D__USE_MINGW_ANSI_STDIO=0を指定する
  • printf()ではなく__msvcrt_printf()を使用する

ぐらいでしょうか。

-std=c99で使われるMinGW stdioが%lfを正しく扱えない原因

TDM-GCCのソースコードmingwrt-3.21-mingw32-src.tar.xzを確認しました。printf()は最終的にmingwex/stdio/pformat.cで定義されている__pformat()に辿り着きます。

      case 'l':
        /*
         * Interpret the argument as explicitly of a
         * `long' or `long long' data type.
         */
        if( *fmt == 'l' )
        {
          /* Modifier is `ll'; data type is `long long' sized...
           * Skip the second `l', and set length accordingly.
           */
          ++fmt;
          length = PFORMAT_LENGTH_LLONG;
        }

        else
          /* Modifier is `l'; data type is `long' sized...
           */
          length = PFORMAT_LENGTH_LONG;

#           ifndef _WIN32
          /*
           * Microsoft's MSVCRT implementation also uses `l'
           * as a modifier for `long double'; if we don't want
           * to support that, we end this case here...
           */
          state = PFORMAT_END;
          break;

          /* otherwise, we simply fall through...
           */
#       endif

      case 'L':
        /*
         * Identify the appropriate argument as a `long double',
         * when associated with `%a', `%A', `%e', `%E', `%f', `%F',
         * `%g' or `%G' format specifications.
         */
        stream.flags |= PFORMAT_LDOUBLE;
        state = PFORMAT_END;
        break;

となっていて、_WIN32が定義されていない環境ではC99相当のlフラグを無視しますが、_WIN32が定義されている環境ではMSVCRTと動作を合わせるためにLフラグへfall throughすることでlong doubleと見なすようになっています。

なお、MSVCRTについてですが、歴史的に16bit時代はfloat 32bit、double 64bit、long double 80bitとしていました。そのためlong doubleprintf()する際に%lfを使用していました。Windows 95・32bit化の際これを改めlong double 64bitと変更しました。その結果、printf()%lflong doubleを表していてもdoubleを表していてもどの道64bitであり影響がなくprintf()の使い方としては曖昧になってしまいました。
しかし MinGWではlong doubleを独自に96bitとしてしまっています(本来はVisual C++に合わせて64bitとすべきところ)。これは仕様バグとしか言いようがありません。 しかも前述のようにprintf()は16bit時代のVisual C++の動作を引きずって%lflong doubleとみなしてしまっています。

この食い違いに対処するにはprintf("%lf\n", (long double)v);等、明示的なキャストを行い正しく引数を与える必要があります。

別の根本的な解決方法としてはgccのコンパイルオプション-mlong-double-64を使うことです。しかし、これを実現するにはprintf()を含むランタイムすべてをビルドし直す必要があります。というかgccからビルドし直す方が早いでしょうか。

__USE_MINGW_ANSI_STDIOマクロについて

<_mingw.h>には次のコメントがあります。

/* These are defined by the user (or the compiler)
   to specify how identifiers are imported from a DLL.

   __DECLSPEC_SUPPORTED            Defined if dllimport attribute is supported.
   __MINGW_IMPORT                  The attribute definition to specify imported
                                   variables/functions.
   _CRTIMP                         As above.  For MS compatibility.
   __MINGW32_VERSION               Runtime version.
   __MINGW32_MAJOR_VERSION         Runtime major version.
   __MINGW32_MINOR_VERSION         Runtime minor version.
   __MINGW32_BUILD_DATE            Runtime build date.

   Macros to enable MinGW features which deviate from standard MSVC
   compatible behaviour; these may be specified directly in user code,
   activated implicitly, (e.g. by specifying _POSIX_C_SOURCE or such),
   or by inclusion in __MINGW_FEATURES__:

   __USE_MINGW_ANSI_STDIO          Select a more ANSI C99 compatible
                                   implementation of printf() and friends.

These are defined by the userとかthese may be specified directly in user codeとありますから、指定しても構わないと思います。
そもそも、MinGW stdioとMSVCRT stdioとの切り替え選択という内部実装に強く依存した行為ですから、指定するには細心の注意を払うべきですし、注意して行うのであればためらう必要はないかと。

たとえば、先の‌​メールで指摘されているように_POSIX‌​_C_SOURCE_XOPEN_SOURCE (または_GNU_SOURCE) を使うとどうなるのでしょうか?

これに関しては本回答及びコードをよく確認してください。#if __USE_MINGW_ANSI_STDIOを不成立させたいのですから、いずれを#defineしても期待する結果は得られません。

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  • -D__USE_MINGW_ANSI_STDIO=0を指定した場合(-std=gnu99を指定した場合も)今度は%zu が使用できなくなります。
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月14日 23:59
  • @BLUEPIXY さん、ここで確認しましたがそのような条件は挙げられていませんでした。質問文を訂正してください。
    – sayuri
    Commented 2017年4月15日 0:13
  • もちろんそう(%zuについては書いていなかった(書いた時には気づいてなかった))なんですが、-std=c99のオプションを指定する(したい)理由は要するにC99での(コーディングとそのコンパイル(コンパイラによるチェック)もろもろの)実行動作だというのは理解していただけますよね。
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月15日 0:22
  • 提示していた問題は解決するがそのために新たな問題が生じるという場合、そういう条件は書かれていなかったと言われて質問を訂正するような必要があるんでしょうか?
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月15日 0:28
  • @BLUEPIXY さん、snprintf の返値についてでもコメントしましたが、規格・仕様と実装は別問題です。特にMSVCRTはMS-DOS時代から30年以上の歴史・互換性を維持していますから、仕様通りには動作しない部分もあります。
    – sayuri
    Commented 2017年4月15日 0:28
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質問者さんのコメントの記述より

(TDM-GCCを)C99での動作をさせたい

とのことですが、snprintf の返値についてでもコメントしましたが、規格・仕様と実装は別問題です。GCCはコンパイラーの責任範囲にてC99に準拠しているのかもしれませんが、TDM-GCCが実行環境に利用しているMinGWやVisual C++ 6.0はC99準拠を謳っていないはずです。総じてTDM-GCCはC99に準拠していません。

C99を使用したいのであれば、C99に準拠した環境を選択すべきです。

0

-std=c99指定の時は、"%Lf"と同じ扱いをされてしまっているのかな?
printf()は可変長引数でfloatdoubleに拡張されるため、昔は"%lf"は間違いでした。
C99で"%lf"が許されるようになったとはいえ、敢えて"%lf"にしなくても良いのではないでしょうか。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    double v = 3.1415926;
    printf("sizeof(double)      = %u\n", (unsigned)sizeof(double));
    printf("sizeof(long double) = %u\n", (unsigned)sizeof(long double));
    printf("%%f  - double       :%f\n", v);
    printf("%%lf - double       :%lf\n", v);
    printf("%%Lf - double       :%Lf\n", v);
    printf("%%f  - (long double):%f\n", (long double)v);
    printf("%%lf - (long double):%lf\n", (long double)v);
    printf("%%Lf - (long double):%Lf\n", (long double)v);
}

コンパイル結果:

d:\tmp>gcc -Wall -pedantic -std=c99 double.c

実行結果:

d:\tmp>a.exe
sizeof(double)      = 8
sizeof(long double) = 12
%f  - double       :3.141593
%lf - double       :0.000000
%Lf - double       :0.000000
%f  - (long double):-88793646155857547477275137080339417618448384.000000
%lf - (long double):3.141593
%Lf - (long double):3.141593

コンパイル結果:

d:\tmp>gcc -Wall -pedantic double.c
double.c: In function 'main':
double.c:10:12: warning: unknown conversion type character 'L' in format [-Wformat=]
     printf("%%Lf - double       :%Lf\n", v);
            ^
double.c:10:12: warning: too many arguments for format [-Wformat-extra-args]
double.c:11:12: warning: format '%f' expects argument of type 'double', but argument 2 has type 'long double' [-Wformat=]
     printf("%%f  - (long double):%f\n", (long double)v);
            ^
double.c:12:12: warning: format '%lf' expects argument of type 'double', but argument 2 has type 'long double' [-Wformat=]
     printf("%%lf - (long double):%lf\n", (long double)v);
            ^
double.c:13:12: warning: unknown conversion type character 'L' in format [-Wformat=]
     printf("%%Lf - (long double):%Lf\n", (long double)v);
            ^
double.c:13:12: warning: too many arguments for format [-Wformat-extra-args]

実行結果:

d:\tmp>a.exe
sizeof(double)      = 8
sizeof(long double) = 12
%f  - double       :3.141593
%lf - double       :3.141593
%Lf - double       :3.141593
%f  - (long double):-88793646155857547000000000000000000000000000.000000
%lf - (long double):-88793646155857547000000000000000000000000000.000000
%Lf - (long double):-88793646155857547000000000000000000000000000.000000

参考:

0

@nekketsuuu さんのコメントリンク先の回答で指摘されているように、どうやらTDM での元になっているMinGW4.8からのバグ(%lflong doubleへの指定だと解釈される)のようです。

printf("%lf\n", (long double)v);

とすると期待する値が表示されました。(つまりlong doubleへの指定だと解釈されていた)
(本来long doubleを意味する%Lfは期待通り動作します)

別の場所で__USE_MINGW_ANSI_STDIO マクロを指定するというような情報もあったのですが、
少なくとも現状は機能しないようです。
(sayuriさんの回答から、機能しないというより-std=c99の場合既に指定された状態)

MinGW-w64ではこのような問題はないらしいのでコンパイラを切り替えるか

-std=c99 の代わりに -std=gnu99を使用するのが簡易な解決のようです。
(しかし、その場合%zuが使用できなくなる)

-std=c99 のような(-std=c11 でも)標準規格指定がされた時に参照ヘッダが切り替わることが動作が異なる理由らしいですが、
そこら辺の切り替えをユーザーから問題を起こすことなしにうまく切り替えることができたらいいんですが、多分色々絡み合ってて難しいんでしょうね。


  • 関連しそうなリンク (コメント参照)
    • mingw.orgにあるwiki上のC99についてのページ。ここにMSVCRTとMinGWのC99についての歴‌​史が短く書いてあります。
    • MinGWのバグトラッカーにあった「%lfの表示がおかしい」というissueに対して、「ISO-C99ではprintf(‌​)の "l" は単に無視されるので無駄だ。また、Microsoftは%lf%Lf (double long) になると言っている。%fを使おう」というコメントがついているところ: https://sourceforge.net/p/mingw/bugs/2253/
    • Microsoftでのサイズ指定解釈
    • __USE_MINGW_ANSI_STDIOを使ったら?と言っているStack Overflowでの回答
8
  • 関連(__USE_MINGW_ANSI_STDIOOを使ったら?と言っているStack Overflowの回答です): stackoverflow.com/questions/26296058/…
    – nekketsuuu
    Commented 2017年4月14日 14:06
  • 2
    関連(MinGWのバグトラッカーにあった%lfの表示がおかしいというissueに対して「ISO-C99ではprintf()の "l" は単に無視されるので無駄だ。また、Microsoftは%lf%Lf (double long) になると言っている。%fを使おう」というコメントがついているところです): sourceforge.net/p/mingw/bugs/2253
    – nekketsuuu
    Commented 2017年4月14日 14:09
  • 1
    @nekketsuuu Microsoftでのサイズ指定解釈
    – BLUEPIXY
    Commented 2017年4月14日 14:19
  • 1
    MinGWのメーリスに、__USE_MINGW_ANSI_STDIOは普通のユーザーが設定するべきではないと書かれたメールがありました。 mingw.5.n7.nabble.com/…
    – nekketsuuu
    Commented 2017年4月14日 14:44
  • 1
    mingw.orgにあるwikiにC99についてのページがありました。ここにMSVCRTとMinGWのC99についての歴史が短く書いてあります。 mingw.org/wiki/c99
    – nekketsuuu
    Commented 2017年4月15日 13:59

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