原创 深入printf

深入printf
/***
*printf.c - print formatted
*
* Copyright (c) 1985-1997, Microsoft Corporation. All rights reserved.
*
*Purpose:
* defines printf() - print formatted data
*
*******************************************************************************/


#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

/***
*int printf(format, ...) - print formatted data
*
*Purpose:
* Prints formatted data on stdout using the format string to
* format data and getting as many arguments as called for
* Uses temporary buffering to improve efficiency.
* _output does the real work here
*
*Entry:
* char *format - format string to control data format/number of arguments
* followed by list of arguments, number and type controlled by
* format string
*
*Exit:
* returns number of characters printed
*
*Exceptions:
*
*******************************************************************************/

int __cdecl printf (
const char *format,
...
)
/*
* stdout ''PRINT'', ''F''ormatted
*/
{
va_list arglist;
int buffing;
int retval;

va_start(arglist, format);

_ASSERTE(format != NULL);//断言宏。如果输出格式字符串指针为空，则在DEBUG版下断言，报告错误。

_lock_str2(1, stdout);

buffing = _stbuf(stdout);//stdout:指定输出到屏幕

retval = _output(stdout,format,arglist);

_ftbuf(buffing, stdout);

_unlock_str2(1, stdout);

return(retval);
}
以上为printf()的源代码
1、从含有可选参数函数中获得可选参数，以及操作这些参数
typedef char *va_list;
void va_start( va_list arg_ptr, prev_param );
type va_arg( va_list arg_ptr, type );
void va_end( va_list arg_ptr );
假定函数含有一个必选参数和多个可选参数，必选参数声明为普通数据类型，且能通过参数名来获得该变量的值。可选参数通过宏va_start、va_arg和va_end（定义在stdarg.h或varargs.h中）来进行操作，即通过设置指向第一个可选参数指针、返回当前参数、在返回参数后重新设置指针来操作所有的可选参数。
va_start:为获取可变数目参数的函数的参数提供一种便捷手段。设置arg_ptr为指向传给函数参数列表中的第一个可选参数的指针，且该参数必须是va_list类型。prev_param是在参数列表中第一个可选参数前的必选参数。
va_arg：返回由arg_ptr所指向的参数的值，且自增指向下一个参数的地址。type为当前参数的类型，用来计算该参数的长度，确定下一个参数的起始位置。它可以在函数中应用多次，直到得到函数的所有参数为止，但必须在宏va_start后面调用。
va_end:在获取所有的参数后，设置指针arg_ptr为NULL。
下面举例说明：
#include
#include
int average( int first, ... );
void main( void )
{
/* Call with 3 integers (-1 is used as terminator). */
printf( "Average is: %d\n", average( 2, 3, 4, -1 ) );

/* Call with 4 integers. */
printf( "Average is: %d\n", average( 5, 7, 9, 11, -1 ) );

/* Call with just -1 terminator. */
printf( "Average is: %d\n", average( -1 ) );
}

int average( int first, ... )
{
int count = 0, sum = 0, i = first;
va_list marker;

va_start( marker, first ); /* Initialize variable arguments. */
while( i != -1 )
{
sum += i;
count++;
i = va_arg( marker, int);
}
va_end( marker ); /* Reset variable arguments. */
return( sum ? (sum / count) : 0 );
}
返回值为：
Average is: 3
Average is: 8
Average is: 0
综上所述，在printf()函数中，可以只输出一个字符串，也可按照一定的形式输出含有多个可选参数的字符串信息。因此，首先就要通过这些宏来获取所有的可选参数。在上面的源码可以看出printf()中，只使用了宏at_start,将可选参数的首地址赋给了arglist。
2、锁定字符串及输出字符串到屏幕
#define _lock_str2(i,s) _lock_file2(i,s)
void __cdecl _lock_file2(int, void *);
#define _unlock_str2(i,s) _unlock_file2(i,s)
void __cdecl _unlock_file2(int, void *);
int __cdecl _stbuf(FILE *);
void __cdecl _ftbuf(int, FILE *);
int __cdecl _output(FILE *, const char *, va_list);
在output函数中，读取格式字符串中的每一个字符，然后对其进行处理，处理方式根据每一个字符所代表的意义来进行，如：普通字符直接利用函数WRITE_CHAR(ch, &charsout);输出到控制台。
其中的主要部分是对转换说明符（d,c,s,f）的处理，现在将对其中的部分代码进行详细说明，这里只说明最基本的转换说明符，对这些须基本的转换说明符进行修饰的修饰符，程序中单独进行处理。下面是函数output()(output.c)部分源代码：
case ST_TYPE:
//表示当前处理的字符的类型为转换说明符。
...
switch (ch) {
//下面对参数的获取都是利用宏va_arg( va_list arg_ptr, type );来进行的。
case ''c'': {
//从参数表中获取单个字符，输出到缓冲字符串中，此时，type=int
buffer[0] = (char) get_int_arg(&argptr); /* get char to print */
text = buffer;
textlen = 1; /* print just a single character */
}
break;

case ''s'': {
//从参数表中获取字符串，输出到缓冲字符串中，此时，type=char*
int i;
char *p; /* temps */
text = get_ptr_arg(&argptr);
...
}
break;

case ''w'': {
//对宽字符进行处理
...
} /* case ''w'' */
break;
...
case ''e'':
case ''f'':
case ''g'': {
//对浮点数进行操作
...
#if !LONGDOUBLE_IS_DOUBLE
/* do the conversion */
if (flags & FL_LONGDOUBLE) {
_cldcvt((LONGDOUBLE*)argptr, text, ch, precision, capexp);
va_arg(argptr, LONGDOUBLE);
//对长双精度型进行处理，此时，type=long double
}
else
#endif /* !LONGDOUBLE_IS_DOUBLE */
{

//对双精度型进行处理，此时，type=double
_cfltcvt((DOUBLE*)argptr, text, ch, precision, capexp);
va_arg(argptr, DOUBLE);
}
...
break;
//对整型变量处理
case ''d'':
case ''i'':
...
goto COMMON_INT;

case ''u'':
radix = 10;
goto COMMON_INT;

case ''p'':
...
goto COMMON_INT;

case ''o'':
...

注：对于浮点型double和long double，有相应的转换说明符（%f表示双精度型，%lf表示长双精度型），而float却没有。其中的原因是，在K&RC下，float值用于表达式或用作参数前，会自动转换成double类型。而ANSI C一般不会自动把float转换成double。有些程序已假定其中的float参数会被转换成double,为了保护大量这样的程序，所有printf()函数的float参数还是被自动转换成double型。因此，在K&RC或ANSI C下，都无需用特定的转换说明符来显示float型。
综上所述，转换说明符必须与待打印字符的类型。通常，用户有种选择。例如，如要打印一个int类型的值。则只可以使用%d,%x或%o。所有这些说明符都表示要打印一个int类型的值；它们只不过提供了一个数值的几种不同表示。类似一，可以用%f、%g和%e来表示double类型的值。但如果转换说明与类型不匹配，将会出现意想不到的结果。为什么呢？问题就在于C向函数传递信息的方式。
这个失败的根本细节与具体实现相关。它决定了系统中的参数以何方式传递。函数调用如下：
float n1;
double n2;
long n3;
long n4;
...
printf("%ld,%ld,%ld,%ld",n1,n2,n3,n4);
这个调用告诉计算机，要把变量n1,n2,n3和n4的值交给计算机，它把这些变量放进称作栈（stack）的内存区域中，来完成这一任务。计算机把这些值放进栈中，其根据是变量的类型而不是转换说明符，比如n1,把8个字节放入栈中（float被转换成double），类似地，为n2放了8字节，其后给n3和n4各放了4个字节。接着，控制的对象转移到printf()；此函数从栈中读数，不过在这一过程中，它是在转换说明符的指导下，读取数值的。说明符%ld指定printf()应读4个字节(va_arg( va_list arg_ptr, type )中type=long)，因此printf()读入栈中的4个字节，作为它的第一个值。但是这只是n1的前半部分，这个值被看成一个long整数。下一个说明符%ld读入4个字节，这正是n1的后半部分，这个值被看成第二个long整数。类似地，第三、第四次又读入n2的前后两部分。因此，尽管我们对n3和n4使用了正确的说明符，printf()仍然会产生错误。