C语言之linux内核可变参实现printf,sprintf

昨天，我发表了一篇用可变参实现的fprintf函数,其实说实话还不完全是可变参实现的，因为用到了FILE * 这样的指针，需要包含stdio.h这个头文件才能实现这个函数，今天我们就来看看，如何抛弃stdio.h，全0开始实现printf , sprintf ,当然，这段代码是我在linux内核里面获取的，再经过我本人修改，移植，在DevC++这个编译环境中通过测试。我们来看看代码:

#include <stdarg.h>
#define NULL 0
//如果字符串中为数字，则返回数字
static int skip_atoi(const char **s)
{
int i = 0;

while (isdigit(**s))
i = i * 10 + *((*s)++) - '0';
return i;
}

static inline int isdigit(int ch)
{
return (ch >= '0') && (ch <= '9'); //返回从字符中提取0-9的数字
}

#define ZEROPAD	1		/* pad with zero */
#define SIGN	2		/* unsigned/signed long */
#define PLUS	4		/* show plus */
#define SPACE	8		/* space if plus */
#define LEFT	16		/* left justified */
#define SMALL	32		/* Must be 32 == 0x20 */
#define SPECIAL	64		/* 0x */

//这个宏主要用来实现判断是要转化成什么进制数
#define __do_div(n, base) ({ \
int __res; \
__res = ((unsigned long) n) % (unsigned) base; \
n = ((unsigned long) n) / (unsigned) base; \
__res; })

static char *number(char *str, long num, int base, int size, int precision,
int type)
{
/*这个字符串数组存放着0-15这16个数字，到时候要用来进制转换*/
static const char digits[16] = "0123456789ABCDEF";

char tmp[66];
char c, sign, locase;
int i;

/*locase = 0 或者 0x20 , 产生与locase相同的数字或字母，也许字母是小写的*/
locase = (type & SMALL);
if (type & LEFT)
type &= ~ZEROPAD;
if (base < 2 || base > 36)
return NULL;
c = (type & ZEROPAD) ? '0' : ' ';
sign = 0;
if (type & SIGN) {
if (num < 0) {
sign = '-';
num = -num;
size--;
} else if (type & PLUS) {
sign = '+';
size--;
} else if (type & SPACE) {
sign = ' ';
size--;
}
}
//检测进制数，是要2进制还是要8进制还是16进制
if (type & SPECIAL) {
if (base == 16)
size -= 2;
else if (base == 8)
size--;
}
i = 0;
if (num == 0)
tmp[i++] = '0';
else
while (num != 0)
tmp[i++] = (digits[__do_div(num, base)] | locase);
if (i > precision)
precision = i;
size -= precision;
if (!(type & (ZEROPAD + LEFT)))
while (size-- > 0)
*str++ = ' ';
if (sign)
*str++ = sign;
if (type & SPECIAL) {
if (base == 8)
*str++ = '0';
else if (base == 16) {
*str++ = '0';
*str++ = ('X' | locase);
}
}
if (!(type & LEFT))
while (size-- > 0)
*str++ = c;
while (i < precision--)
*str++ = '0';
while (i-- > 0)
*str++ = tmp[i];
while (size-- > 0)
*str++ = ' ';
return str;
}

int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
{
int len;
unsigned long num;
int i, base;
char *str;
const char *s;
int flags;
int field_width;	/*位宽输出*/
int precision;
int qualifier;
//这里判断，如果在字符串fmt中不存在%这个符号，那么字符串继续往后遍历
for (str = buf; *fmt; ++fmt) {
if (*fmt != '%') {
*str++ = *fmt;
continue;
}

//程序设置标志位
flags = 0;
repeat:
++fmt;		/* this also skips first '%' */
//格式控制
switch (*fmt) {
case '-':
flags |= LEFT;
goto repeat;
case '+':
flags |= PLUS;
goto repeat;
case ' ':
flags |= SPACE;
goto repeat;
case '#':
flags |= SPECIAL;
goto repeat;
case '0':
flags |= ZEROPAD;
goto repeat;
}

//获取宽度，这里主要是要实现printf的位宽机制
field_width = -1;
if (isdigit(*fmt))
field_width = skip_atoi(&fmt);
else if (*fmt == '*') {
++fmt;
field_width = va_arg(args, int);
if (field_width < 0) {
field_width = -field_width;
flags |= LEFT;
}
}

precision = -1;
if (*fmt == '.') {
++fmt;
if (isdigit(*fmt))
precision = skip_atoi(&fmt);
else if (*fmt == '*') {
++fmt;
precision = va_arg(args, int);
}
if (precision < 0)
precision = 0;
}

/*得到的转换限定符*/
qualifier = -1;
if (*fmt == 'h' || *fmt == 'l' || *fmt == 'L') {
qualifier = *fmt;
++fmt;
}

/*默认进制为10进制*/
base = 10;
//以下主要是要实现printf的格式输出 例如：%d , %c , %u ...等等
switch (*fmt) {
case 'c':  //以字符形式进行输出
if (!(flags & LEFT))
while (--field_width > 0)
*str++ = ' ';
*str++ = (unsigned char)va_arg(args, int);
while (--field_width > 0)
*str++ = ' ';
continue;

case 's': //以字符串形式进行输出
s = va_arg(args, char *);
len = strnlen(s, precision);

if (!(flags & LEFT))
while (len < field_width--)
*str++ = ' ';
for (i = 0; i < len; ++i)
*str++ = *s++;
while (len < field_width--)
*str++ = ' ';
continue;

case 'p': //以地址形式输出，也就是以16进制数输出
if (field_width == -1) {
field_width = 2 * sizeof(void *);
flags |= ZEROPAD;
}
str = number(str,
(unsigned long)va_arg(args, void *), 16,
field_width, precision, flags);
continue;

case 'n':
if (qualifier == 'l') {
long *ip = va_arg(args, long *);
*ip = (str - buf);
} else {
int *ip = va_arg(args, int *);
*ip = (str - buf);
}
continue;

case '%':     //这里表示字符串中存在%号这个字符
*str++ = '%';
continue;

/* integer number formats - set up the flags and "break" */
case 'o':     //%o 表示8进制输出
base = 8;
break;

case 'x':     //%x或者%X 表示16进制输出
flags |= SMALL;
case 'X':
base = 16;
break;

case 'd':     //%d %i整形数输出，%u无符号整形
case 'i':
flags |= SIGN;
case 'u':
break;

default:
*str++ = '%';
if (*fmt)
*str++ = *fmt;
else
--fmt;
continue;
}
if (qualifier == 'l') //以无符号长整型输出
num = va_arg(args, unsigned long);
else if (qualifier == 'h') {
num = (unsigned short)va_arg(args, int);
if (flags & SIGN)
num = (short)num;
} else if (flags & SIGN)
num = va_arg(args, int);
else
num = va_arg(args, unsigned int);
str = number(str, num, base, field_width, precision, flags);
}
*str = '\0';   //字符串遍历到有\0的地方就停止
return str - buf;
}
//可变参形式实现sprintf
int mysprintf(char *buf, const char *fmt, ...)
{
va_list args;
int i;
va_start(args, fmt);
//将获取到的fmt格式字符串写入到buf这个缓存里去
i = vsprintf(buf, fmt, args);
//释放args
va_end(args);
return i;
}

//可变参形式进行实现myprintf
int myprintf(const char *fmt, ...)
{
char printf_buf[1024];
va_list args;
int printed;
va_start(args, fmt);
printed = vsprintf(printf_buf, fmt, args);
va_end(args);
puts(printf_buf);
return printed;
}

int main(void)
{
myprintf("输出字符串：hello world!\n")	;
static int sum , a = 3 , b = 4;
sum = a + b ;
myprintf("sum(十进制输出):%d\n",sum);
myprintf("sum(16进制输出):%p\n",sum);
char buffer[128] = {0};
//将字符串存到一个数组buffer里去
mysprintf(buffer , "输出字符串：hello world！\n");
//以字符串格式输出这个buffer的内容
myprintf("buffer:%s\n",buffer);
return 0 ;
}

运行结果:

看完代码就知道了，我们这个程序没有包含stdio.h这个头文件，一样也就实现了printf和sprintf这两个函数。这样的话，以后如果要自己实现一个printf函数，这份代码就可以作为一个文件来进行调用了，哈哈!