2021年10月13日 | S3C2440裸机------从零实现用于裸机调试的printf函数

我们的C语言中有标准的printf，可以很方便的打印一些变量的值用于调试，在嵌入式开发中，我们通过串口实现我们自己的printf函数，将一些变量值通过串口打印出来。

1.printf函数介绍

首先看一下C语言中的printf函数中的格式字符，我们就是要实现下表中的几个格式字符。

然后看一下printf函数的声明，int  printf(const char * format, ...);

format：  表示固定参数，

...:   表示可变参数

2.手动确定可变参数

要实现printf函数，首先我们要知道怎么取到format和...所接受到的参数，我们取参数的依据就是：x86平台,函数调用时参数传递是使用堆栈来实现的，我们的printf的第一个参数是format，然后第二个参数的地址就是&format + sizeof(char *),具体原理如下 。

代码如下：

/*

 *  push_test.c  V1.0 

 *  Copyright (c) 2017 Shenzhen 100ask Technology Co.Ltd.All rights reserved.

 *  http://www.100ask.org

 *  100ask.taobao.com

 *

 *  测试平台:   ubuntu16.04(64位机器)   

 * ubuntu9.10 (32位机器)   

 *  编译器  :   gcc

 */

#include

struct  person{

char *name;

int  age;

char score;

int  id;

};

/* 

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

 *依据:x86平台,函数调用时参数传递是使用堆栈来实现的 

 *目的:将所有传入的参数全部打印出来 

 */ 

int push_test(const char *format, ...)

{

char *p = (char *)&format;

int i;

struct  person per;  

char c;

double d;

printf("arg1 : %sn",format);  

    //==============

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/  

p = p + sizeof(char *);

i = *((int *)p);

printf("arg2 : %dn",i);   

    //==============             

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/    

p = p + sizeof(int);  

per = *((struct  person *)p);  

printf("arg3: .name = %s, .age = %d, .socre=%c  .id=%dn",

          per.name,   per.age,   per.score, per.id);   

    //==============    

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/

p = p + sizeof(struct person);

c = *((char *)p);

printf("arg4: %cn",c);

    //==============    

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/

p = p + ((sizeof(char) + 3) & ~3);

d = *((double *)p);

printf("arg5: %fn",d);

return 0;

}

int main(int argc,char **argv)

{

struct  person per={"www.100ask.org",10,'A',123};

printf("sizeof(char   )=%dn",sizeof(char   ));

printf("sizeof(int    )=%dn",sizeof(int    ));

printf("sizeof(char  *)=%dn",sizeof(char  *));

printf("sizeof(char **)=%dn",sizeof(char **));

printf("sizeof(struct  person)=%dn",sizeof(struct  person));

    //push_test("abcd");

    //push_test("abcd",123);  

    //push_test("abcd",123,per); 

    //push_test("abcd",123,per,'c');   

    push_test("abcd",123,per,'c',2.79);

return 0;

}

3.自动确定可变参数

上面在修改指针的值以及取值是手动操作的，其实我们可以通过使用宏定义将修改指针的值和取值做成一个循环。

代码如下：

/*

 *  push_test.c  V1.0 

 *  Copyright (c) 2017 Shenzhen 100ask Technology Co.Ltd.All rights reserved.

 *  http://www.100ask.org

 *  100ask.taobao.com

 *

 *  测试平台:   ubuntu16.04(64位机器)  gcc -m32 -o push_test  push_test.c 

 * ubuntu9.10 (32位机器)  gcc      -o push_test  push_test.c 

 *  编译器  :   gcc

 */

#include

//#include

//下面这几个关于va的宏定义可以在stdarg.h中找到。

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_arg(ap,t)    (ap = ap + _INTSIZEOF(t), *(t *)(ap - _INTSIZEOF(t)))

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

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

struct  person{

char *name;

int  age;

char score;

int  id;

};

/* 

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

 *依据:x86平台,函数调用时参数传递是使用堆栈来实现的 

 *目的:将所有传入的参数全部打印出来 

 */ 

int push_test(const char *format, ...)

{

//char *p = (char *)&format;

int i;

struct  person per;  

char c;

double d;

va_list p;

printf("arg1 : %sn",format);  

    //==============

//p = p + sizeof(char *);

va_start(p, format );   

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/  

//i = *((int *)p);

//p = p + sizeof(int);

i = va_arg(p,int);

printf("arg2 : %dn",i);   

    //==============             

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/    

  //per = *((struct  person *)p); 

//p = p + sizeof(struct person);

per = va_arg(p,struct person);

printf("arg3: .name = %s, .age = %d, .socre=%c  .id=%dn",

          per.name,   per.age,   per.score, per.id);   

    //==============    

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/

//c = *((char *)p);

//p = p + ((sizeof(char) + 3) & ~3);

c = va_arg(p,int);

printf("arg4: %cn",c);

    //==============    

/*指针对连续空间操作时: 1) 取值  2)移动指针*/

//d = *((double *)p);

//p = p + sizeof(double);

d = va_arg(p,double);

/*避免"野指针"*/

//p = (char *)0;

va_end( p ); 

printf("arg5: %fn",d);

return 0;

}

int main(int argc,char **argv)

{

struct  person per={"www.100ask.org",10,'A',123};

printf("sizeof(char   )=%dn",sizeof(char   ));

printf("sizeof(int    )=%dn",sizeof(int    ));

printf("sizeof(char  *)=%dn",sizeof(char  *));

printf("sizeof(char **)=%dn",sizeof(char **));

printf("sizeof(struct  person)=%dn",sizeof(struct  person));

    //push_test("abcd");

    //push_test("abcd",123);  

    //push_test("abcd",123,per); 

    //push_test("abcd",123,per,'c');   

    push_test("abcd",123,per,'c',2.79);

return 0;

}

4.printf函数在x86平台的实现

直接看代码：：

my_printf.h

#ifndef _MY_PRINTF_H

#define _MY_PRINTF_H

//#include "uart.h"

#include

#define  __out_putchar  putchar

#define  MAX_NUMBER_BYTES  64

extern int my_printf_test(void);

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

#endif /* _MY_PRINTF_H */

my_printf.c

#include  "my_printf.h"

//==================================================================================================

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_arg(ap,t)    ( *(t *)( ap=ap + _INTSIZEOF(t), ap- _INTSIZEOF(t)) )

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

//==================================================================================================

unsigned char hex_tab[]={'0','1','2','3','4','5','6','7',

                 '8','9','a','b','c','d','e','f'};

static int outc(int c) 

{

__out_putchar(c);

return 0;

}

static int outs (const char *s)

{

while (*s != '')

__out_putchar(*s++);

return 0;

}

static int out_num(long n, int base,char lead,int maxwidth) 

{

unsigned long m=0;

char buf[MAX_NUMBER_BYTES], *s = buf + sizeof(buf);

int count=0,i=0;

*--s = '';

if (n < 0){

m = -n;

}

else{

m = n;

}

do{

*--s = hex_tab[m%base];

count++;

}while ((m /= base) != 0);

if( maxwidth && count < maxwidth){

for (i=maxwidth - count; i; i--)

*--s = lead;

}

if (n < 0)

*--s = '-';

return outs(s);

}

/*reference :   int vprintf(const char *format, va_list ap); */

static int my_vprintf(const char *fmt, va_list ap) 

{

char lead=' ';

int  maxwidth=0;

for(; *fmt != ''; fmt++)

{

if (*fmt != '%') {

outc(*fmt);

continue;

}

//format : %08d, %8d,%d,%u,%x,%f,%c,%s 

    fmt++;

if(*fmt == '0'){

lead = '0';

fmt++;

}

while(*fmt >= '0' && *fmt <= '9'){

maxwidth *=10;

maxwidth += (*fmt - '0');

fmt++;

}

switch (*fmt) {

case 'd': out_num(va_arg(ap, int),          10,lead,maxwidth); break;

case 'o': out_num(va_arg(ap, unsigned int),  8,lead,maxwidth); break;

case 'u': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 10,lead,maxwidth); break;

case 'x': out_num(va_arg(ap, unsigned int), 16,lead,maxwidth); break;

case 'c': outc(va_arg(ap, int   )); break;

case 's': outs(va_arg(ap, char *)); break;  

default:  

outc(*fmt);

break;

}

}

return 0;

}

//reference :  int printf(const char *format, ...); 

int printf(const char *fmt, ...) 

{

va_list ap;

va_start(ap, fmt);

my_vprintf(fmt, ap);

va_end(ap);

return 0;

}

int my_printf_test(void)

{

printf("This is www.100ask.org   my_printf testnr") ;

printf("test char           =%c,%cnr", 'A','a') ;

printf("test decimal number =%dnr",    123456) ;

printf("test decimal number =%dnr",    -123456) ;