C语言打印UINT_MAX/ULONG_MAX异常显示为-1是什么原因

正在学习C语言，完成K&R练习2-1：编写程序，分别通过「打印标准头文件中的对应值」「直接计算」两种方式，确定char、short、int、long类型的有符号、无符号变量的取值范围。
初始实现代码如下：

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

int main() {
    printf("Unsigned Variable Ranges\n");
    printf("Unsigned char:  %d    %d\n", 0, UCHAR_MAX);
    printf("Unsigned short: %d    %d\n", 0, USHRT_MAX);
    printf("Unsigned int:   %d    %d\n", 0, UINT_MAX);
    printf("Unsigned long:  %d    %d\n", 0, ULONG_MAX);
}

实现思路是引入<limits.h>与<float.h>头文件，调用其中定义的符号常量打印各类型的最小值与最大值。程序运行后，char、short类型的取值打印结果正确，但无符号int、无符号long类型的最大值打印结果为-1，终端输出如下：

Unsigned Variable Ranges
Unsigned char:  0    255
Unsigned short: 0    65535
Unsigned int:   0    -1
Unsigned long:  0    -1

需要确认该问题是代码编写错误，还是编译器/Visual Studio本身的问题。

该问题是代码编写错误导致，和编译器、Visual Studio无关，核心原因是printf的格式说明符和传入参数类型不匹配：

• %d是专门用于输出有符号int类型值的格式说明符，会按照补码规则把传入的二进制值解析为有符号整数。
• 常见环境下UINT_MAX的值为2^32-1（即二进制32位全为1），ULONG_MAX在32位环境、64位Windows环境下也为32位全1值，用%d解析该二进制序列时，补码规则下全1的32位有符号整数对应值就是-1，因此会打印出-1的结果。
• unsigned char、unsigned short类型的值传入printf这类可变参数函数时，会发生默认参数提升，自动转换为int类型，两个类型的最大值255、65535都在有符号int的正数表示范围内，因此用%d打印不会出现异常。

根据传入值的类型，使用匹配的格式说明符即可：

• 无符号int类型对应格式说明符为%u
• 无符号long类型对应格式说明符为%lu

修正后的核心打印代码如下：

printf("Unsigned Variable Ranges\n");
printf("Unsigned char:  %u    %u\n", 0, UCHAR_MAX);
printf("Unsigned short: %u    %u\n", 0, USHRT_MAX);
printf("Unsigned int:   %u    %u\n", 0, UINT_MAX);
printf("Unsigned long:  %lu    %lu\n", 0, ULONG_MAX);

重新编译运行即可得到正确的取值范围结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Geekmeist