用C语言写自己的printf函数

第一部分分析

首先看一下printf函数的原型声明：

int __cdecl printf(const char * __restrict__ _Format,...);

上面这个是我在Dev-C++上复制过来的函数声明,其实无论是哪个版本声明部分作用都是一样的。

接一下我们看一下printf的返回值是什么玩意？



上图就是我自己实际测试得出来的一个结果。

6621! 66大家都能想的来,是我要求打印的值,那21又是什么玩意啊，接一下看下图



第一行输出51, 5就是要输出的数字,那printf的返回值1又是什么啊？

那看第二行112，11是我们要输出的数字,那printf的返回值2是什么啊?

结合上面两个例子,我想大家已经猜到了,printf的返回值是要输出到显示屏的字符的个数。

那么就再举一个例子证明一下上面的猜测：


第一行是我们要输出的16进制的数字,总共10个字符(包括8个数字和0x这两个字符组成的提示符)

那如果按刚才所说的,第二行输出的printf的返回值就应该为10了,怎么回事11昵？

仔细看,内部那个printf要输出的字符串的最后一个字符是’\n’，这个叫做转义字符,它的功能是换行。也就是所从第一行跳到第二行,从图中也能看到11在第二行。虽然转义字符不能打印,但也属于字符,所以也占一个字节,所以总共11个字符。

那么刚开始的那个问题也应该迎刃而解了吧！

再看一下

 __cdecl    ，   __restrict__ (C99新增的关键字)

这两个是什么玩意，我百度了一下

__cdecl 是C Declaration的缩写（declaration，声明），表示C语言默认的函数调用方法：所有参数从右到左依次入栈，这些参数由调用者清除，称为手动清栈。

被调用函数

不会要求调用者传递多少参数，调用者传递过多或者过少的参数，甚至完全不同的参数都不会产生编译阶段的错误。

关键字restrict通过允许编译器优化某几种代码增强了计算支持。它只可用于指针，并表明指针是访问一个数据对象的惟一且初始的方式。(详细使用请百度一下就知道)

具体来说,这两个关键字只是起到修饰作用。没有这连个对程序的运行也不会有什么影响。

现在分析函数的参数：

const char *  _Format, ...

第一个参数为（_Format）字符指针,const 意味着在这个函数里不能修改这个字符串里的内容(常字符串)，第二个参数为（...）。

第一个参数字符串,不用多说。。。

第二个参数...，表示参数个数没有限制。

不定参数分析：

说到这里,我们就必须说一下一个标准库必须有的头文件了:

stdarg.h

这个头文件里定义了这么几个重要的宏！

va_list

va_start(ap, param)

va_arg(ap, type) 

va_end(ap)

va_copy(dest, src)

typedef char *va_list;

​#define _AUPBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)

​#define _ADNBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)

​#define _bnd(X, bnd) (((sizeof (X)) + (bnd)) & (~(bnd)))

​#define va_arg(ap, T) (*(T (((ap) += (_bnd (T, _AUPBND))) - (_bnd (T,_ADNBND))))

​#define va_end(ap) (void) 0

​#define va_start(ap, A) (void) ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND))))

以上的一些代码是我在linux源代码里定义的一些宏。

va_list 的是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。

va_start(ap,v)对ap 进行初始化，用于获取参数列表中可变参数的首指针

 ap用于保存函数参数列表中可变参数的首指针(即,可变参数列表)

   A为函数参数列表中最后一个固定参数

va_arg用于获取当前ap所指的可变参数并将并将ap指针移向下一可变参数  * 输入参数ap(类型为va_list): 可变参数列表，指向当前正要处理的可变参数  * 输入参数T: 正要处理的可变参数的类型 
* 返回值: 当前可变参数的值

va_end用于结束对可变参数的处理。

实际上,va_end被定义为空.它只是为实现与va_start配对(实现代码对称和"代码自注释"功能)

当然这里对几个宏的内容就不多做介绍了,后面闲了再对具体做解释,大家先知道他们的作用，等一下我们下面会遇到。

第二部分写函数

接下来说一下为什么要自己写printf函数,为什么不用系统的printf函数

1. 标准库的库函数都不开源,也就是看不到代码，不好调试

2. 标准库的printf比较复杂，代码量提升了，而且速度比较慢,局限性大

第一个原因就不解释了

第二个说一下，标准库的printf只能在pc机上用比如用在没有显示器的东西上就不能用了,特别是在小型嵌入式系统或单片机上,本身ROM就小,而且速度比较慢（几M--几十M的CPU）。特别是大多处情况下浮点型并不需要输出,而标准库的printf浮点运算占了很大一部分,这部分很大程度上降低了CPU对气它程序的计算,所以说,在小型系统中，写一个自己的printf的是至关重要的。

 说了这么多,那就开始开干吧！

int m_printf(const char *str,...)
{
​     va_list ap;//定义一个可变 参数的（字符指针）
​int val,r_val;
char count,ch;​
char *s = NULL;​
int res = 0;//返回值

va_start(ap,str);//初始化ap
while('\0' != *str)//str为字符串,它的最后一个字符肯定是'\0'（字符串的结束符）
{
switch(*str)
{
case '%':	//发送参数
str++;
​switch(*str)
{
case 'd': //10进制输出
val = va_arg(ap, int);
r_val = val;
count = 0;
while(r_val)​
{
count++; //整数的长度
r_val /= 10;
}​
res += count;​//返回值长度增加​
r_val = val;
while(count)
{
ch = r_val / m_pow(10,count - 1);
r_val %= m_pw(10,count - 1);​
m_putchar(ch + '0');​ //数字到字符的转换
count--;​
}​
break;
case 'x': //16进制输出
val = va_arg(ap, int);
r_val = val;
count = 0;
while(r_val)​
{
count++; //整数的长度
r_val /= 16;
}​
res += count;​ //返回值长度增加​
r_val = val;
while(count)
{
ch = r_val / m_pow(16, count - 1);
r_val %= m_pw(16, count - 1);​
if(ch <= 9)​
m_putchar(ch + '0');​ 	//数字到字符的转换
else
m_putchar(ch - 10 + 'a')​;
count--;​
}​
break;
case: 's': //发送字符串
s = va_arg(a, char *); ​
m_putstr(s);​ //字符串,返回值为字符指针
res += strlen(s);​ //返回值长度增加 ​
break;​​
case 'c'
m_putchar( (char)va_arg(ap, int )); //大家猜为什么不写char，而要写int
res += 1;​
​break;
default :;
}​
break;
case '\n':
​m_putchar('\n');
res += 1;​
break;​
case '\r':
m_putchar('\r');
res += 1;​
break;​
​          defaut ：  //显示原来的参数的字符串(不是..里的参数o)
m_putchar(*str)​;
res += 1;​
}​
str++;​
}
va_end(ap);
return res;​
}

上面用到了一些函数，大概说一下​   pow 就是 x ^y

static unsigned long m_pow(int x,int ）
​​{
​unsigned long sum = 1;
while(y--)
{
sum *= x;​
}​
return sum;​
}​

//打印字符​
void m_putchar(const char ch)
{
//这部分底层一般由自己实现，下面的这两行是我自己在STM32串口上的实现
​while(RESET == USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC));
USART_SendData(USART1,ch);
}

//打印字符串
void m_pustr(const char *str)
{
while(*str)
{
m_putchar(*str++);
}​
}​

好了，大概就这样，同时也希望大家和我一块学习讨论提高。

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