https://blog.csdn.net/u010961173/article/details/79769747
格式化输出函数:printf/sprintf/fprintf/snprintf等等
一、打印函数简介
作用:将“给定的内容”按照“指定的格式”输出到“指定目标内”。
打印函数的基本格式:
char print_buf[BUF_SIZE]; void printf(const char *fmt, ...) { va_list ap;//定义一个指针变量 unsigned int i; va_start (ap, fmt); i = vsprintf (print_buf, sizeof(print_buf),fmt, ap); va_end (args); __put_char (print_buf,i); }
printf(const char *fmt,...)是一个可变参数函数,第一个参数为字符串,后面是格式化输出参数列表。
c语言中函数的参数都是压进栈里的,可变参数函数必须有一个参数表示参数的个数,才能让编译器知道要压进栈多少参数,以及函数返回时弹出多少参数,printf(char *fmt,...)实现这个功能的是fmt字符串,里面有多少'%',就代表后面有多少个参数,所以我们必须提取出fmt字符串中'%'的个数,以及针对'%'后面不同的字符来处理参数。
const char *fmt定义了一个只读字符指针;“...”表示printf的参数是可变的;
va_list ap:定义一个字符型指针变量
va_start(argv,i):初始化argv
c=va_arg(argv,int):在已知变量的情况下,获得下一个变参变量
va_end(argv):结束变参变量操作
其中,__put_char()将字符逐个打印到串口输出寄存器中。
void __put_char(char *p,int num){ while(*p&&num--){ *(volatile unsigned int *)0xd0000020=*p++; }; }
二、打印函数的实现
1、变参函数的实现(宏定义)
(1)va_list
typedef char * va_list; va_list ap; //定义一个指针类型
(2)va_start(ap,fmt)
#define va_start(ap,fmt) ( ap = (va_list)&fmt + _INTSIZEOF(fmt) )
ap指向函数栈中变参列表第一个参数的首地址;
____________________________
|___________________________|
| argn |
| ........ |
| arg0 |<----ap(sizeof(int)大小对齐)
| fmt |
| pc |
|___________________________|
注意:传给宏va_start的参数fmt是可变参数列表中的前一个参数,ap指向变参列表中第一个参数地址。
注意:函数参数压栈时,参数的入栈顺序是从右向左,出栈时是从左向右。函数调用时,先把若干个参数都压入栈中,再压fmt,最后压pc,这样一来,栈顶指针偏移便找到了fmt,通过fmt中的%占位符,取得后面参数的个数,从而正确取得所有参数。
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )
计算int类型按4字节(int占4字节)对齐后的结果。通过使用_INTSIZEOF(n),可以根据一个变量的类型计算变量在内存中占用的字节数,从而正确定位参数在内存的位置。
对于short、char类型的数据,因为不满一个int类型的内存空间,所以按照int类型对齐;
(3)va_arg(ap,type)
#define va_arg(ap,type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(type)) - _INTSIZEOF(type)) )
指针变量ap本身指向变参列表中的下一个参数地址,va_arg取出的是当前参数的值
(4)va_end(ap)
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
ap指向空
2、vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)函数实现
函数功能:将变量列表args中的参数按照fmt中规定的格式保存到临时缓存buf中。
int vsprintf(char *buf, canst char *fmt, va_list args) { unsigned NUM_TYPE num; int base; char*str; int flags; int field_width; int Precision; int qualifier; str = bUf; for (; *fmt ; ++fmt) { if (* fmt ! = ' % ' ) { *str++ = *fmt; continue; } /* process flags */ flags = 0; repeat: ++fmt;/* skip first "%" */ switch(*fmt) { case '- ' : flags |= LEFT;goto repeat; case '+ ' : flags |= PLUS;goto repeat; ... } ... base = 10; switch (*fmt){ case 'c': ... *str++ (unsigned char)va_arg(args,int); ... continue; case 's': str = string(str,va_arg(args, char *),field_width,precision,flags); continue; ... case ' X ' : base = 16; break; case 'd': case ' i ' flags |= SIGN; case 'u': break; default: * str++ ='%'; if (*fmt) *str++ = *fmt; else --fmt ; continue; } str = number (str, num, base, field_width, precision, flags) ; } *str == '\0'; return str-buf; }
三、实现自己的打印函数
int vsnprintf(char *buf, int size, const char *fmt, va_list args){ int num; char *str, *end, c,*s; int read; unsigned int spec=0; str = buf;//临时缓存buf首地址 end = buf + size;//临时缓存buff结束地址 if (end < buf) { end = ((void *)-1); size = end - buf; } while (*fmt) { const char *old_fmt = fmt;//保存原来fmt的格式的首地址 read = <strong><span style="color:#ff0000;">format_decode</span></strong>(fmt, &spec);//判断参数的格式,保存到spec中,read为当前参数在字符串中的指针偏移 fmt += read;//指针偏移到本参数格式的下一位字符的地址 if((FORMAT_TYPE(spec))==FORMAT_TYPE_NONE){ int copy = read; if (str < end) { if (copy > end - str)//防止buff空间不足越界 copy = end - str; memcpy(str, old_fmt, copy);//原样拷贝到buff中 } str += read;//更新字符偏移 }else if(spec&FORMAT_FLAG_WIDTH){ //do nothing }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_CHAR){//字符类型,直接拷贝 c = (unsigned char) va_arg(args, int); if (str < end) *str = c; ++str; }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_STR){//字符串类型,直接拷贝 s = (char *) va_arg(args, char *); while(str<end&&*s!='\0'){ *str++=*s++; } }else{//数值型,进行转换 if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_INT){ num = va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_ULONG){ num = va_arg(args, unsigned long); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_LONG){ num = va_arg(args, long); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SIZE_T){ num = va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_USHORT){ num = (unsigned short) va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SHORT){ num = (short) va_arg(args, int); }else{ num = va_arg(args, unsigned int); } str=<strong><span style="color:#ff0000;">number</span></strong>(str,num,spec&FORMAT_BASE_MASK,spec); } } if (size > 0) { if (str < end) *str = '\0'; else end[-1] = '\0'; } return str-buf; }
format_decode(fmt, &spec);//判断参数的格式,保存到spec中,read为当前参数在字符串中的指针偏移 fmt += read;//指针偏移到本参数格式的下一位字符的地址 if((FORMAT_TYPE(spec))==FORMAT_TYPE_NONE){ int copy = read; if (str < end) { if (copy > end - str)//防止buff空间不足越界 copy = end - str; memcpy(str, old_fmt, copy);//原样拷贝到buff中 } str += read;//更新字符偏移 }else if(spec&FORMAT_FLAG_WIDTH){ //do nothing }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_CHAR){//字符类型,直接拷贝 c = (unsigned char) va_arg(args, int); if (str < end) *str = c; ++str; }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_STR){//字符串类型,直接拷贝 s = (char *) va_arg(args, char *); while(str<end&&*s!='\0'){ *str++=*s++; } }else{//数值型,进行转换 if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_INT){ num = va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_ULONG){ num = va_arg(args, unsigned long); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_LONG){ num = va_arg(args, long); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SIZE_T){ num = va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_USHORT){ num = (unsigned short) va_arg(args, int); }else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SHORT){ num = (short) va_arg(args, int); }else{ num = va_arg(args, unsigned int); } str=number(str,num,spec&FORMAT_BASE_MASK,spec); } } if (size > 0) { if (str < end) *str = '\0'; else end[-1] = '\0'; } return str-buf; }
(1)format_decode函数
作用:判断格式化的符号及类型;
flags:第0字节:若为数值,作为数值基数;
第1字节:格式类型,字符,整形,长整型,短整型等;
第2字节:若为数值,表示数值符号;
int format_decode(const char *fmt,unsigned int *flags){ const char *start = fmt; *flags &= ~FORMAT_TYPE_MASK; *flags |= FORMAT_TYPE_NONE; for (; *fmt ; ++fmt) { if (*fmt == '%') break; } if (fmt != start || !*fmt) return fmt - start; do{ fmt++; switch(*fmt){ case 'l': SET_FORMAT_FLAG(*flags,FORMAT_FLAG_WIDTH); break; default: break; } }while(0); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); switch (*fmt) { case 'c': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_CHAR); break; case 's': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_STR); break; case 'o': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_O); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'x': case 'X': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_X); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'd': case 'i': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_INT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; case 'u': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; default: break; } return ++fmt-start;//参数偏移的字节数 } SET_FORMAT_FLAG(*flags,FORMAT_FLAG_WIDTH); break; default: break; } }while(0); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); switch (*fmt) { case 'c': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_CHAR); break; case 's': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_STR); break; case 'o': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_O); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'x': case 'X': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_X); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'd': case 'i': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_INT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; case 'u': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; default: break; } return ++fmt-start;//参数偏移的字节数 }
SET_FORMAT_FLAG(*flags,FORMAT_FLAG_WIDTH); break; default: break; } }while(0); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); switch (*fmt) { case 'c': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_CHAR); break; case 's': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_STR); break; case 'o': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_O); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'x': case 'X': SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_X); SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); break; case 'd': case 'i': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_INT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; case 'u': SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT); SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D); break; default: break; } return ++fmt-start;//参数偏移的字节数 }
(2)number函数
函数功能:根据类型进行数值转换
char *number(char *str, int num,int base,unsigned int flags){ int i=0; int sign=0; if(FORMAT_SIGNED(flags)&&(signed int)num<0){ sign=1; num=~num+1; } do{ numbers[i++]=digits[do_div(num,base)]; }while(num!=0); if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_O){ numbers[i++]='0'; }else if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_X){ numbers[i++]='x'; numbers[i++]='0'; }else if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_B){ numbers[i++]='b'; numbers[i++]='0'; } if(sign) numbers[i++]='-'; while (i-- > 0) *str++ = numbers[i]; return str; }
嵌入式操作系统---打印函数(printf/sprintf)的实现
格式化输出函数:printf/sprintf/fprintf/snprintf等等
一、打印函数简介
作用:将“给定的内容”按照“指定的格式”输出到“指定目标内”。
打印函数的基本格式:
printf(const char *fmt,...)是一个可变参数函数,第一个参数为字符串,后面是格式化输出参数列表。
c语言中函数的参数都是压进栈里的,可变参数函数必须有一个参数表示参数的个数,才能让编译器知道要压进栈多少参数,以及函数返回时弹出多少参数,printf(char *fmt,...)实现这个功能的是fmt字符串,里面有多少'%',就代表后面有多少个参数,所以我们必须提取出fmt字符串中'%'的个数,以及针对'%'后面不同的字符来处理参数。
const char *fmt定义了一个只读字符指针;“...”表示printf的参数是可变的;
va_list ap:定义一个字符型指针变量
va_start(argv,i):初始化argv
c=va_arg(argv,int):在已知变量的情况下,获得下一个变参变量
va_end(argv):结束变参变量操作
其中,__put_char()将字符逐个打印到串口输出寄存器中。
void __put_char(char *p,int num){
while(*p&&num--){
*(volatile unsigned int *)0xd0000020=*p++;
};
}
二、打印函数的实现
1、变参函数的实现(宏定义)
(1)va_list
(2)va_start(ap,fmt)
#define va_start(ap,fmt) ( ap = (va_list)&fmt + _INTSIZEOF(fmt) )
ap指向函数栈中变参列表第一个参数的首地址;
____________________________
|___________________________|
| argn |
| ........ |
| arg0 |<----ap(sizeof(int)大小对齐)
| fmt |
| pc |
|___________________________|
注意:传给宏va_start的参数fmt是可变参数列表中的前一个参数,ap指向变参列表中第一个参数地址。
注意:函数参数压栈时,参数的入栈顺序是从右向左,出栈时是从左向右。函数调用时,先把若干个参数都压入栈中,再压fmt,最后压pc,这样一来,栈顶指针偏移便找到了fmt,通过fmt中的%占位符,取得后面参数的个数,从而正确取得所有参数。
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )
计算int类型按4字节(int占4字节)对齐后的结果。通过使用_INTSIZEOF(n),可以根据一个变量的类型计算变量在内存中占用的字节数,从而正确定位参数在内存的位置。
对于short、char类型的数据,因为不满一个int类型的内存空间,所以按照int类型对齐;
(3)va_arg(ap,type)
#define va_arg(ap,type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(type)) - _INTSIZEOF(type)) )
指针变量ap本身指向变参列表中的下一个参数地址,va_arg取出的是当前参数的值
(4)va_end(ap)
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
ap指向空
2、vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)函数实现
函数功能:将变量列表args中的参数按照fmt中规定的格式保存到临时缓存buf中。
三、实现自己的打印函数
int vsnprintf(char *buf, int size, const char *fmt, va_list args){
int num;
char *str, *end, c,*s;
int read;
unsigned int spec=0;
str = buf;//临时缓存buf首地址
end = buf + size;//临时缓存buff结束地址
if (end < buf) {
end = ((void *)-1);
size = end - buf;
}
while (*fmt) {
const char *old_fmt = fmt;//保存原来fmt的格式的首地址
read = <strong><span style="color:#ff0000;">format_decode</span></strong>(fmt, &spec);//判断参数的格式,保存到spec中,read为当前参数在字符串中的指针偏移
fmt += read;//指针偏移到本参数格式的下一位字符的地址
if((FORMAT_TYPE(spec))==FORMAT_TYPE_NONE){
int copy = read;
if (str < end) {
if (copy > end - str)//防止buff空间不足越界
copy = end - str;
memcpy(str, old_fmt, copy);//原样拷贝到buff中
}
str += read;//更新字符偏移
}else if(spec&FORMAT_FLAG_WIDTH){
//do nothing
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_CHAR){//字符类型,直接拷贝
c = (unsigned char) va_arg(args, int);
if (str < end)
*str = c;
++str;
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_STR){//字符串类型,直接拷贝
s = (char *) va_arg(args, char *);
while(str<end&&*s!='\0'){
*str++=*s++;
}
}else{//数值型,进行转换
if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_INT){
num = va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_ULONG){
num = va_arg(args, unsigned long);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_LONG){
num = va_arg(args, long);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SIZE_T){
num = va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_USHORT){
num = (unsigned short) va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SHORT){
num = (short) va_arg(args, int);
}else{
num = va_arg(args, unsigned int);
}
str=<strong><span style="color:#ff0000;">number</span></strong>(str,num,spec&FORMAT_BASE_MASK,spec);
}
}
if (size > 0) {
if (str < end)
*str = '\0';
else
end[-1] = '\0';
}
return str-buf;
}
format_decode(fmt, &spec);//判断参数的格式,保存到spec中,read为当前参数在字符串中的指针偏移
fmt += read;//指针偏移到本参数格式的下一位字符的地址
if((FORMAT_TYPE(spec))==FORMAT_TYPE_NONE){
int copy = read;
if (str < end) {
if (copy > end - str)//防止buff空间不足越界
copy = end - str;
memcpy(str, old_fmt, copy);//原样拷贝到buff中
}
str += read;//更新字符偏移
}else if(spec&FORMAT_FLAG_WIDTH){
//do nothing
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_CHAR){//字符类型,直接拷贝
c = (unsigned char) va_arg(args, int);
if (str < end)
*str = c;
++str;
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_STR){//字符串类型,直接拷贝
s = (char *) va_arg(args, char *);
while(str<end&&*s!='\0'){
*str++=*s++;
}
}else{//数值型,进行转换
if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_INT){
num = va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_ULONG){
num = va_arg(args, unsigned long);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_LONG){
num = va_arg(args, long);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SIZE_T){
num = va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_USHORT){
num = (unsigned short) va_arg(args, int);
}else if(FORMAT_TYPE(spec)==FORMAT_TYPE_SHORT){
num = (short) va_arg(args, int);
}else{
num = va_arg(args, unsigned int);
}
str=number(str,num,spec&FORMAT_BASE_MASK,spec);
}
}
if (size > 0) {
if (str < end)
*str = '\0';
else
end[-1] = '\0';
}
return str-buf;
}
(1)format_decode函数
作用:判断格式化的符号及类型;
flags:第0字节:若为数值,作为数值基数;
第1字节:格式类型,字符,整形,长整型,短整型等;
第2字节:若为数值,表示数值符号;
SET_FORMAT_FLAG(*flags,FORMAT_FLAG_WIDTH);
break;
default:
break;
}
}while(0);
SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D);
switch (*fmt) {
case 'c':
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_CHAR);
break;
case 's':
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_STR);
break;
case 'o':
SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_O);
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT);
break;
case 'x':
case 'X':
SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_X);
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT);
break;
case 'd':
case 'i':
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_INT);
SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D);
break;
case 'u':
SET_FORMAT_TYPE(*flags,FORMAT_TYPE_UINT);
SET_FORMAT_BASE(*flags,FORMAT_BASE_D);
break;
default:
break;
}
return ++fmt-start;//参数偏移的字节数
}
(2)number函数
函数功能:根据类型进行数值转换