C語言奇技淫巧 25 期：stdout/stderr 緩衝、printf 返回值、switch 作用域、sizeof 不求值、數組下標交換、類型懲罰

Q1：stdout 輸出順序亂了？—— 行緩衝 vs 無緩衝

while (1) {
    fprintf(stdout, "stdout.");  // 行緩衝：遇 \n 或滿才刷新
    fprintf(stderr, "stderr.");  // 無緩衝：立即輸出
    sleep(1);
}
// 輸出：stderr.stderr.stderr.... (好久才出現 stdout.)

修正：setbuf(stdout, NULL); 將 stdout 設為無緩衝，或每次 fflush(stdout); 手動刷新。

原理：終端關聯時 stdout 默認行緩衝，stderr 默認無緩衝（保證錯誤信息即時可見）。重定向到文件時 stdout 變全緩衝，更明顯。

Q2：printf 返回值不是字符數？—— UTF-8 多字節陷阱

char* str = "我";  // UTF-8 編碼佔 3 字節
printf("%d\n", printf(str));  // 輸出 3，而非 1

鐵律：printf 返回實際輸出的字節數，而非字符數、碼位數。UTF-8 下中文字符佔 3 字節，返回 3 完全正確。

Q3：switch 大括號內聲明變量不初始化？

switch (a) {
    int b = 2;      // 永遠不會執行！
    case 1: printf("%d", b); break;
}

標準規定：case/default 標籤前的代碼**永遠不會執行**（編譯器直接生成跳轉指令）。b 未初始化，讀取行為未定義。

對策：嚴禁在 switch 塊頂層聲明帶初始化的變量，需放入 case 內部或用 {} 包裹成複合語句。

Q4：sizeof(i++) 不會讓 i 自增？

int i = 1;
printf("%zu\n", sizeof(i++));  // 輸出 4 (int 大小)
printf("%d\n", i);             // 輸出 1，i 未增！

核心規則：sizeof 是**編譯期運算符**（除非常數長度數組），僅根據表達式**類型**計算大小，**不求值**表達式。i++ 只提供類型信息 int，副作用被丟棄。

Q5：2["hello"] 等於 "hello"[2] ？

char ch = 2["hello"];  // ch == 'l'

原理：a[b] 由編譯器統一翻譯為 *(a + b)。
2["hello"] → *(2 + "hello") → *("hello" + 2) → "hello"[2]。
本質：指針算術 ptr + index 與加法交換律，index[ptr] 只是冷門寫法。

Q6：int 用 %f 輸出會怎樣？—— 類型懲罰

int d = 2;
printf("%f\n", d);  // 輸出垃圾值如 0.000000 或隨機浮點數

原因：printf 根據 %f 從棧上讀取 sizeof(double) (8字節) 數據並按 IEEE 754 解釋。實際傳入 int (4字節)，高 4 字節為棧上殘留垃圾，組合成無意義浮點數。
嚴重後果：棧對齊差異、調用約定差異可能導致後續參數全亂，屬**未定義行為**。

IEEE 754 單精度浮點數位佈局驗證

typedef union {
    float f;
    struct { unsigned int dot:23; unsigned int exp:8; unsigned int sign:1; } bits;
} float_value;

float_value fv;
fv.bits.sign = 1;      // 負數
fv.bits.exp  = 128;    // 指數偏移 127 → 實際指數 1
fv.bits.dot  = 0;      // 尾數 1.0
printf("%f\n", fv.f);  // 輸出 -2.000000

總結：C 語言「看似莫名，實則有章」