簡單printf實現

2016-07-29 15:54

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系統程式設計（12）

首先，要介紹一下printf實現的原理

printf函式原型如下：

[cpp]view plain

copy

print?

intprintf(

const

char

* format,...);

返回值是int，返回輸出的字元個數。

例如：[cpp]view plain

copy

print?

intmain()

測試結果：

hello world,100

返回值：16

測試結果是16，是因為100雖然是整型數，但是輸出時計算返回值它是3個字元。

引數format是乙個字元指標，指向printf裡的第乙個字串。

引數...是不定引數。這是printf能夠實現的核心。

接下來介紹一下不定引數是如何實現的。

int printf(const char* format,...);

函式的引數由右向左依次入棧，如下圖：

比如我們printf實際輸入的引數有4個，printf(char* format,arg1,arg2,arg3,arg4);

這些引數在記憶體中從低位址到高位址依次為format,arg1,arg2,arg3,arg4。

因為format是指標，所以所佔的位元組大小為乙個int的大小。

所以如果我們找到format的儲存位址，從format首位址開始，加上乙個int的大小，此時位址剛好就是引數arg1的首位址，然後再加上sizeof(arg1)，此時位址又剛好是arg2的首位址，這樣我們就能依次找出引數所在位址。

具體實現時，我們只需要定義乙個指標變數ap指向arg1引數的起始位址，同時分析format引數所指的字串，從字串第乙個字元開始檢查，如果遇到%則通過分析%後面的字元就能判斷出變數的型別，此時輸出ap位址上所指向的變數的值，同時ap指標向右移動該變數型別大小位元組個單位，使ap指向下乙個引數的儲存位址，然後再次分析字串，直到分析到字串結尾結束。

通過上面的引數入棧方式我們可以得到如下結論:

如果想將棧中的引數讀出來，我們只需要知道，棧頂元素的位址即第乙個引數的位址即可。通過前面變參函式的分析，通過變參函式第乙個引數可以知道傳遞的引數個數。

當然，每個引數都有自己的型別，還有的就是位元組對齊了。在讀取引數的時候，這些問題都必須考慮到。

實際上處理變參時，已經有封裝好的巨集處理這些所有問題

[cpp]view plain

copy

print?

typedef

char

* va_list

;

//將char*別名為va_list;

#define _intsizeof(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1))

#define va_start(ap,v) (ap = (va_list)&v + _intsizeof(v))

#define va_arg(ap,t) (*(t*)((ap += _intsizeof(t)) - _intsizeof(t)))

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

這些巨集在不同的作業系統，有不同的實現，想使用的話，只需要包含標頭檔案stdarg.h就可以了。

(1)va_start巨集的作用 :

printf（const char* format,arg1,agr2,....)

實現ap指向第乙個實際引數arg1的位址，實際引數指第乙個引數format後的第乙個引數arg1。即va_start(ap,format)。

(2)va_arg巨集作用：

t指的是分析出來的實際引數的變數型別，首先ap向後移動sizeof(t)個單位，指向下乙個實際引數的位址，同時返回（ap-sizeof(t)）的位址，返回的位址跟剛開始時位址一樣。實際上就是為了ap移動到下乙個引數的位址，為了下一次輸出。

(3)va_end巨集的作用

將ap指標賦值為null，即0

看一下實現**：

[cpp]view plain

copy

print?

#include

void

printch(

const

char

ch)

//輸出字元

void

printint(

const

intdec)

//輸出整型數

printint(dec / 10);

putchar((char

)(dec % 10 +

'0'));

}

void

printstr(

const

char

*ptr)

//輸出字串

}

void

printfloat(

const

float

flt)

//輸出浮點數，小數點第5位四捨五入

else

printint(tmpint);

putchar('.'

);

printint(tmpflt);

}

void

my_printf(

const

char

*format,...)

else

case

'd':

case

's':

case

'f':

default

}

} va_end(ap);

}

intmain()

執行結果：

ch = a,str = hello world,dec = 1234,flt = 1234.4568

實際上，實現時可以用乙個更簡單的函式，vprintf函式。

int vprintf(char *format, va_list param);

printf的功能就是用它來實現的，所不同的是，它用乙個引數取代了變長參數列，且此引數是通過呼叫va_start巨集進行初始化。其實vprintf也是經過封裝的乙個函式。

這樣就省了我們呼叫巨集對變參函式進行處理，只要開始呼叫一次va_start巨集進行一次初始化即可。

**如下：

[cpp]view plain

copy

print?

#include

intmy_printf(

char

*str,...)

intmain()

執行結果：

hello world,10

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