2016-07-29 15:54
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首先,要介绍一下printf实现的原理
printf函数原型如下:
- int printf(const char* format,...);
返回值是int,返回输出的字符个数。
例如:
- int main()
- {
- int n;
- n=printf("hello world,%d\n",100);
- printf("返回值:%d\n",n);
- return 0;
- }
测试结果:
hello world,100
返回值:16
测试结果是16,是因为100虽然是整型数,但是输出时计算返回值它是3个字符。
参数format是一个字符指针,指向printf里的第一个字符串。
参数...是不定参数。这是printf能够实现的核心。
接下来介绍一下不定参数是如何实现的。
int printf(const char* format,...);
函数的参数由右向左依次入栈,如下图:

比如我们printf实际输入的参数有4个,printf(char* format,arg1,arg2,arg3,arg4);
这些参数在内存中从低地址到高地址依次为format,arg1,arg2,arg3,arg4。
因为format是指针,所以所占的字节大小为一个int的大小。
所以如果我们找到format的储存地址,从format首地址开始,加上一个int的大小,此时地址刚好就是参数arg1的首地址,然后再加上sizeof(arg1),此时地址又刚好是arg2的首地址,这样我们就能依次找出参数所在地址。
具体实现时,我们只需要定义一个指针变量ap指向arg1参数的起始地址,同时分析format参数所指的字符串,从字符串第一个字符开始检查,如果遇到%则通过分析%后面的字符就能判断出变量的类型,此时输出ap地址上所指向的变量的值,同时ap指针向右移动该变量类型大小字节个单位,使ap指向下一个参数的储存地址,然后再次分析字符串,直到分析到字符串结尾结束。
通过上面的参数入栈方式我们可以得到如下结论:
如果想将栈中的参数读出来,我们只需要知道,栈顶元素的地址即第一个参数的地址即可。通过前面变参函数的分析,通过变参函数第一个参数可以知道传递的参数个数。
当然,每个参数都有自己的类型,还有的就是字节对齐了。在读取参数的时候,这些问题都必须考虑到。
实际上处理变参时,已经有封装好的宏处理这些所有问题
- typedef char * 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)
这些宏在不同的操作系统,有不同的实现,想使用的话,只需要包含头文件stdarg.h就可以了。
(1)va_start宏的作用 :
printf(const char* format,arg1,agr2,....)
实现ap指向第一个实际参数arg1的地址,实际参数指第一个参数format后的第一个参数arg1。即va_start(ap,format)。
(2)va_arg宏作用:
t指的是分析出来的实际参数的变量类型,首先ap向后移动sizeof(t)个单位,指向下一个实际参数的地址,同时返回(ap-sizeof(t))的地址,返回的地址跟刚开始时地址一样。实际上就是为了ap移动到下一个参数的地址,为了下一次输出。
(3)va_end宏的作用
将ap指针赋值为NULL,即0
看一下实现代码:
- #include
- #include
- #include
- #include
-
- void printch(const char ch)
- {
- putchar(ch);
- }
-
-
- void printint(const int dec)
- {
- if(dec == 0)
- {
- return;
- }
- printint(dec / 10);
- putchar((char)(dec % 10 + '0'));
- }
-
-
- void printstr(const char *ptr)
- {
- while(*ptr)
- {
- putchar(*ptr);
- ptr++;
- }
- }
-
-
- void printfloat(const float flt)
- {
- int tmpint = (int)flt;
- int tmpflt = (int)(100000 * (flt - tmpint));
- if(tmpflt % 10 >= 5)
- {
- tmpflt = tmpflt / 10 + 1;
- }
- else
- {
- tmpflt = tmpflt / 10;
- }
- printint(tmpint);
- putchar('.');
- printint(tmpflt);
-
- }
-
-
- void my_printf(const char *format,...)
- {
- va_list ap;
- va_start(ap,format);
- while(*format)
- {
- if(*format != '%')
- {
- putchar(*format);
- format++;
- }
- else
- {
- format++;
- switch(*format)
- {
- case 'c':
- {
- char valch = va_arg(ap,int);
- printch(valch);
- format++;
- break;
- }
- case 'd':
- {
- int valint = va_arg(ap,int);
- printint(valint);
- format++;
- break;
- }
- case 's':
- {
- char *valstr = va_arg(ap,char *);
- printstr(valstr);
- format++;
- break;
- }
- case 'f':
- {
- float valflt = va_arg(ap,double);
- printfloat(valflt);
- format++;
- break;
- }
- default:
- {
- printch(*format);
- format++;
- }
- }
- }
- }
- va_end(ap);
- }
-
-
- int main()
- {
- char ch = 'A';
- char *str = "hello world";
- int dec = 1234;
- float flt = 1234.45678;
- my_printf("ch = %c,str = %s,dec = %d,flt = %f\n",ch,str,dec,flt);
- return 0;
- }
运行结果:
ch = A,str = hello world,dec = 1234,flt = 1234.4568
实际上,实现时可以用一个更简单的函数,vprintf函数。
int vprintf(char *format, va_list param);
printf的功能就是用它来实现的,所不同的是,它用一个参数取代了变长参数表,且此参数是通过调用va_start宏进行初始化。其实vprintf也是经过封装的一个函数。
这样就省了我们调用宏对变参函数进行处理,只要开始调用一次va_start宏进行一次初始化即可。
代码如下:
- #include
- #include
-
-
- int my_printf(char *str,...)
- {
- int n;
- va_list list;
- va_start(list,str);
- n=vprintf(str,list);
- va_end(list);
- return n;
- }
-
- int main()
- {
-
- my_printf("%s,%d","hello world",10);
-
- }
运行结果:
hello world,10