笔记-格式化输出函数
来源：互联网 发布：淘宝是阿里巴巴的吗 编辑：程序博客网 时间：2024/06/07 02:17
参考博客 c printf实现
http://www.cnblogs.com/chenglei/archive/2009/08/06/1540702.html
http://blog.csdn.net/tcpipstack/article/details/8279584
printf的声明
int _cdecl printf(const char* format, …);
_cdecl是C和C＋＋程序的缺省调用方式
_CDEDL调用约定：
1.参数从右到左依次入栈
2.调用者负责清理堆栈
3.参数的数量类型不会导致编译阶段的错误
对于x86而言，栈向下生长，函数参数从右向左入栈，因此从第一个固定参数（format）地址向前（向上）移动就可得到其他变参的地址。
va_list相关宏（VC++中stdarg.h里x86平台的宏定义）
typedef char * va_list;
//_INTSIZEOF(n)宏：将sizeof(n)按sizeof(int)对齐。
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
//取format参数之后的第一个变参地址，4字节对齐
#define va_start(va_list ap, format) ( ap = (va_list)&format+ _INTSIZEOF(format) )
//对type类型数据，先取到其四字节对齐地址，再取其值
#define va_arg(va_list ap,type)
( *(type*)((ap += _INTSIZEOF(type)) -_INTSIZEOF(type)) )
(ap += _INTSIZEOF(type)) -_INTSIZEOF(type)) 此表达式结果为 ap 原先所指向的地址，此时ap 指向下一个参数地址。
j=va_arg(arg_ptr, int); 得到一个参数的值,并且arg_ptr指针上移一个_INTSIZEOF(int),即指向下一个可变参数的地址.
#define va_end(va_list ap) ( ap = (va_list)0 )
背景知识：
函数调用栈帧结构：
栈底指针在高地址位置，栈顶指针向高地址移动，函数调用时将被调函数实参从右向左依次压栈，然后将函数返回地址（被调函数返回后主调用函数执行的下一条指令地址）压栈，再将函数内变量压栈。
printf的实现原理
比如Z调用A，Z的栈帧：
1.自右向左（约定）压入参数
2.Z中返回地址。即从A返回后Z中下一条指令地址
3.调用者的EBP。由编译器插入指令实现：
"pushl %ebp"
"movl %esp, %ebp"//esp为栈指针
因而形成一个链表。依此可得到调用者的栈顶位置（对于A的EBP，得到Z的EBP地址为0x000f）。
4.局部变量。
对于两个正整数 x, n 总存在整数 q, r 使得
x = nq + r, 其中 0<= r <n //最小非负剩余
q, r 是唯一确定的。q = [x/n], r = x - n[x/n]. //c语言实现 x/n结果为整数，x-qn得余数r。
这个是带余除法的一个简单形式。在 c 语言中， q, r 容易计算出来： q = x/n, r = x % n.
所谓把 x 按 n 对齐指的是：若 r=0, 取 qn, 若 r>0, 取 (q+1)n. 这也相当于把 x 表示为：
x = nq + r', 其中 -n < r' <=0 //最大非正剩余
nq 是我们所求。关键是如何用 c 语言计算它。由于我们能处理标准的带余除法，所以可以把这个式子转换成一个标准的带余除法，然后加以处理：
x+n = qn + (n+r')，其中 0<n+r'<=n //最大正剩余
x+n-1 = qn + (n+r'-1), 其中 0<= n+r'-1 <n //最小非负剩余
所以 qn = [(x+n-1)/n]n. 用 c 语言计算就是：((x+n-1)/n)*n
/**
* (n+r'-1) = (x+n-1) - [(x+n-1)/n]n
* qn = (x+n-1) - (n+r'-1)
* qn = [(x+n-1)/n]n
*/
若 n 是 2 的方幂, 比如 2^m，则除为右移 m 位，乘为左移 m 位。所以把 x+n-1 的最低 m 个二进制位清 0就可以了。得到：
(x+n-1) & (~(n-1))
/**
* n = 2^m //
*（n - 1） = 2^m -1 // n -1 宏观整数，2^m -1 二进制存储角度；
* k...m...321; 等比公式求和
* ~(n-1）等价于 其对应二进制数低 m位按位取反。
*/
首先看printf函数的定义：
参数中明显采用了可变参数的定义，而在main.c函数的后面直接调用了printf函数，我们可以看下printf函数的参数是如何使用的。
先来分析第一个printf调用：
printf("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r",NR_BUFFERS, NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE);
可以看到*fmt等于"%d buffers = %d bytes buffer space\n\r”，是一个char 类型的指针，指向字符串的启始位置。而可变的参数在这里是NR_BUFFERS和NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE。
其中NR_BUFFERS在buffer.c中定义为缓冲区的页面大小，类型为int；BLOCK_SIZE在fs.h中的定义为
#define BLOCK_SIZE 1024
因此两个可变参数NR_BUFFERS和NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE都为int类型；
以前已经分析过可变参数的一系列实现函数va函数。
va_list arg_ptr；
void va_start( va_list arg_ptr, prev_param );
type va_arg( va_list arg_ptr, type );
void va_end( va_list arg_ptr );
首先在函数里定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变量是指向参数的指针。然后使用va_start使arg_ptr指针指向prev_param的下一位，然后使用va_args取出从arg_ptr开始的type类型长度的数据，并返回这个数据，最后使用va_end结束可变参数的获取。
在printf("%d buffers = %d bytes buffer space\n\r",NR_BUFFERS, NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE)中，根据以上的分析fmt指向字符串，args首先指向第一个可变参数，也就是NR_BUFFERS(args在经过一次type va_arg( va_list arg_ptr, type )调用后，会根据type的长度自动增加，从而指向第二个可变参数NR_BUFFERS*BLOCK_SIZE)。
我们先不管write函数的实现，首先来看vsprint。
case 'd': //如果是整型，首先设定flags，然后利用number函数将可变参数取出，并根据base(这里是10)然后转换成字符串，赋给str
118 case 'i':119 flags |= SIGN;120 case 'u':121 str = number(str, va_arg(args, unsigned long), 10,122 field_width, precision, flags);123 break;124 125 case 'n':126 ip = va_arg(args, int *);127 *ip = (str - buf);128 break;129 130 default:131 if (*fmt != '%')//如果格式转换符不是%，则表示出错，直接打印一个%。如果是%，那么格式转换符就是%%，就由下面if(*fmt)只输出一个%132 *str++ = '%';133 if (*fmt)134 *str++ = *fmt;//如果格式转换符不正确则输出%+不正确的格式转换符。如果是%%，则只输出一个%135 else136 --fmt;//如果转换格式符不是上面这些正确的，也不是空，那么直接输出，并返回到判断fmt的for语句；否则就指向末尾了，fmt后退一位，这样在for循环自动再加1进行判断时*fmt的条件就不满足，退出for循环137 break;138 }139 }140 *str = '\0';//设定str字符串的最后一位为'\0'141 return str-buf;//返回值为字符串的长度142
这样我们就实现了根据fmt中的格式转换符将可变参数转换到相应的格式，利用write函数进行输出的目的。
而后者的可变参数memory_end-main_memory_start，根据main.c中的定义
static long buffer_memory_end = 0;
static long main_memory_start = 0;可见为主内存的大小，类型为long。分析同上
而write函数跟fork函数一样是由_syscall*来实现的，内嵌汇编就不多解释了，直接展开就行
write.c
_syscall3(int,write,int,fd,const char *,buf,off_t,count)
unistd.h
#define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c) \
type name(atype a,btype b,ctype c) \
{ \
long __res; \
__asm__ volatile ("int $0x80" \
: "=a" (__res) \
: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a)),"c" ((long)(b)),"d" ((long)(c))); \
if (__res>=0) \
return (type) __res; \
errno=-__res; \
return -1; \
}
自己的例子:一个写日志函数
SaveLog.h
#ifndef SAVELOG_H
#define SAVELOG_H
#include <stdio.h>
//定义错误，信息 级别
#define INF_SUCCE 0
#define INF_DEBUG 1
#define INF_WRING 2
#define ERR_ERROR 3
#define ERR_ARGUE 4 //参数错误
#define ERR_FOPEN 5 //打开文件错误
#define EER_FWRIT 6 //写文件错误
#define ERR_MALLO 7 //内存申请错误
#define BUFFSIZE 512
#define LOGFILE "../SelfLog.msd"//定义文件名（自定义后缀，带相对路径）。
/**
* return 0 signify success,other mean wrong
* be used to write infomation into log file
*/
int writeLog(const char* msg, ...);
#endif
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
int writeLog(const char* msg, ...)
{
int result = -1;
int index = 0;
int count = 0;
va_list arg_ptr = NULL;
static char* buff = new char[BUFFSIZE];
do
{
if(msg == NULL)
{
result = ERR_ARGUE;
break;
}
if(!buff)
{
result = ERR_MALLO;
break;
}
memset(buff,0,BUFFSIZE);
{
result = ERR_FOPEN;
break;
}
count =fwrite(buff,sizeof(char),strlen(buff),fd);
{
result = EER_FWRIT;
break;
}
result = INF_SUCCE;
{
fclose(fd);
}
if(arg_ptr)
{
va_end(arg_ptr);
}
if(*buff)
{
memset(buff,0,BUFFSIZE);
}
return result;
}
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