嵌入式操作系统---打印函数（printf/sprintf）的实现

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

、变参函数的实现（宏定义）

（）va_list

typedef char * va_list;
va_list ap; //定义一个指针类型
（）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；

（）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

（）va_end(ap)

#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
ap指向空

、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 = ;
repeat:
++fmt;/* skip first "%" */

switch(*fmt)
{
case '- ' : flags |= LEFT;goto repeat;
case '+ ' : flags |= PLUS;goto repeat;
...
}
...
;

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 ' :
;
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 ;

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 = (();
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 (str < end)
*str = '\0';
else
end[-] = '\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 (str < end)
*str = '\0';
else
end[-] = '\0';
}
return str-buf;
}
（）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;
}
});

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;
}
});

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
}

（）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){
;
;

){
sign=;
num=~num+;
}

do{
numbers[i++]=digits[do_div(num,base)];
});

if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_O){
numbers[i++]=';
}else if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_X){
numbers[i++]='x';
numbers[i++]=';
}else if(FORMAT_BASE(flags)==FORMAT_BASE_B){
numbers[i++]='b';
numbers[i++]=';
}
if(sign)
numbers[i++]='-';

)
*str++ = numbers[i];
return str;
}

---------------------
作者：huofengfeihu
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/u010961173/article/details/79769747
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！