-std=c99
と-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()
と__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 Functionsにprintf()
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
は<_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
や-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
や-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 double
をprintf()
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()
の%lf
がlong 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%lf
をlong 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。
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?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?)%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。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。