南大ICS2021--实现库函数vsnprintf

解释

自己实现该库函数是进行南大-计算机系统基础课程的要求. 以下有我进行学习的几次总结笔记.

• 南大-ICS2021 P1~P2.2 总结&笔记
• 南大-ICS201 P2.3 总结&笔记
• 南大-ICS2021 P3.1 总结&笔记

源代码见https://github.com/xiao-tai/ics2021/blob/master/abstract-machine/klib/src/stdio.c

printf用于向标准流中输出信息.

printf只是一个调用va_start, vprintf, va_end的包装, 底层核心函数是vsprintf

具体解释可以man 3 printf查看(Linux下), 对于va_list, 可以自行搜索资料了解.

printf函数:

int printf(const char *fmt, ...) {
  char buffer[1024];
  va_list arg;
  va_start(arg, fmt);

  int done = vsprintf(buffer, fmt, arg);  // 将格式化的内容(字符串)保存在buffer中
  putstr(buffer);

  va_end(arg);
  return done;
}

同理, sprintf函数:

int sprintf(char *out, const char *fmt, ...) {
  va_list arg;
  va_start(arg, fmt);

  int res = vsprintf(out ,fmt, arg);    // 将格式化的内容(字符串)赋值给out

  va_end(arg);
  return res;
}

上述函数都使用到了vsprintf, 至于为什么要再套一个vsnprintf, 是因为还有snprintf要使用vsnprintf.

int vsprintf(char *out, const char *fmt, va_list ap) {
  return vsnprintf(out, -1, fmt, ap);
}

vsnprintf代码实现

代码还有待完善优化, 只是提供一种实现的思路.

static char NUM_CHAR[] = "0123456789ABCDEF";    // 为后面取余做铺垫
int vsnprintf(char *out, size_t n, const char *fmt, va_list ap) {
    int len = 0;
    char buf[128];
    int buf_len = 0;
    while(*fmt != '\0' && len < n){
        switch(*fmt) {
            case '%':
              fmt++;
              // 检查百分号之后的字符
              switch(*fmt) {
                case 'd':
                  int val = va_arg(ap, int);    // 将该参数转为int型
                  if(val == 0) out[len++] = '0';
                  if(val < 0) {
                    out[len++] = '-';
                    val = 0 - val;
                  }
                  for(buf_len = 0, val; val /= 10, buf_len++)
                    buf[buf_len] = NUM_CHAR[val % 10];    //这里buf会是逆序的
                  for(int i = buf_len - 1; i >= 0; i--)
                    out[len++] = buf[i];
                break;
                case 'u':
                  uint32_t uval = va_arg(ap, uint32_t);
                  // 同%d, 只不过不用考虑负数
                break;
                case 'c':
                  char c = (char)va_arg(ap, int);    //va_arg函数没有char这个参数
                  out[len++] = c;
                break;
                case 's':
                  char *s = va_arg(ap, char*);
                  for(int i = 0; s[i] != '\0'; i++)
                    out[len++] = s[i];
                break;
                case 'p':
                  out[len++] = '0'; out[len++] = 'x';
                  uint32_t address = va_arg(ap, uint32_t);
                  for(buf_len = 0; address; address /= 16, buf_len++)
                    buf[buf_len] = NUM_CHAR[address % 16];
                  for(int i = buf_len - 1; i >= 0; i--)
                    out[len++] = buf[i];
                break;               
              }
            break; // case % 的break.
            case '\n':
              out[len++] = '\n';
            break;
            default:
              out[len++] = *fmt;
        }
        fmt++;
    }
    out[len] = '\0';    // 这句千万不能漏.
    return len;
}