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内核printf源代码分析.

来源:互联网网民  宽屏版  评论
2006-01-09 08:40:20

内核printf源代码分析.

打开Source Insight来阅读EduOS的源代码,我们在stdio.c里找到了printf的实现代码.首先看看对printf的定义:

int  printf  (const  char  *cntrl_string , ... )

第一个参数cntrl_string是控制字符串,也就是平常我们写入%d,%f的地方.紧接着后面是一个变长参数.

看看函数头部的定义:

int  pos  = 0 , cnt_printed_chars  = 0 , i ;

unsigned  char * chptr ;

va_list  ap ;

马上晕!除了ap我们可以马上判断出来是用来读取变长参数的,i用于循环变量.其他变量都不知道是怎么回事.不要着急,我们边看代码边分析.代码的第一行必然是

va_start  (ap , cntrl_string );

用来初始化变长参数.

接下来是一个while循环

while  (cntrl_string [pos ])

{

    ... 

}

结束条件是cntrl_string[pos]为NULL,显然这个循环是用来遍历整个控制字符串的.自然pos就是当前遍历到的位置了.进入循环首先闯入视线的是

if  (cntrl_string [pos ] == '%')

{

     pos ++;

     ... 

}

开门见山,上来就当前字符是否办断是否%.一猜就知道如果成立pos++马上取出下一个字符在d,f,l等等之间进行判断.往下一看,果真不出所料:

switch  (cntrl_string [pos ])

{

     case  'c':

        ...  case  's':

        ...  case  'i':

        ...  case  'd':

        ...  case  'u':

        ... 

用上switch-case了. 快速浏览一下下面的代码.

首先看看case 'c'的部分

case  'c':

     putchar  (va_arg  (ap , unsigned  char ));

     cnt_printed_chars ++;

     break ;

%c表示仅仅输出一个字符.因此先通过va_arg进行参数的类型转换,之后用putchar[1]输出到屏幕上去.之后是

cnt_printed_chars++,通过这句我们就可以判断出cnt_printed_chars使用来表示,已经被printf输出的字符个数的.

再来看看 case 's':

case  's':

     chptr  = va_arg  (ap , unsigned  char *);

     i  = 0 ;

     while  (chptr  [i ])

    {

         cnt_printed_chars ++;

         putchar  (chptr  [i ++]);

        

} break ;

和case 'c',同出一辙.cnt_printed_chars++放在了循环内,也证明了刚才提到的他的作用.另外我们也看到了cnptr是用来在处理字符串时的位置指针.到此为止,我们清楚的所有变量的用途,前途变得更加光明了.

接下来:

// PartI

case  'i':

     case  'd':

     cnt_printed_chars  += printInt  (va_arg  (ap , int ));

     break ;

     case  'u':

     cnt_printed_chars  += printUnsignedInt  (va_arg  (ap , unsigned  int ));

     break ;

     case  'x':

     cnt_printed_chars  += printHexa  (va_arg  (ap , unsigned  int ), 'x');

     break ;

     case  'X':

     cnt_printed_chars  += printHexa  (va_arg  (ap , unsigned  int ), 'X');

     break ;

     case  'o':

     cnt_printed_chars  += printOctal  (va_arg  (ap , unsigned  int ));

     break ;

    // Part II

     case  'p':

     putchar  ('0');

     putchar  ('x');

     cnt_printed_chars  += 2 ;

     /* of '0x' */

     cnt_printed_chars  += printHexa  (va_arg  (ap , unsigned  int ), 'x');

     break ;

     case  '#':

     pos ++;

     switch  (cntrl_string [pos ])

    {

         case  'x':

         putchar  ('0');

         putchar  ('x');

         cnt_printed_chars  += 2 ;

         /* of '0x' */

         cnt_printed_chars  += printHexa  (va_arg  (ap , unsigned  int ), 'x');

         break ;

         case  'X':

         putchar  ('0');

         putchar  ('X');

         cnt_printed_chars  += 2 ;

         /* of '0X' */

         cnt_printed_chars  += printHexa  (va_arg  (ap , unsigned  int ), 'X');

         break ;

         case  'o':

         putchar  ('0');

         cnt_printed_chars ++;

         cnt_printed_chars  += printOctal  (va_arg  (ap , unsigned  int ));

         break ;

注意观察一下,PartII的代码其实就是比PartI的代码多一个样式.在16进制数或八进制前加入0x或是o,等等.因此这里就只分析一下PartI咯.

其实仔细看看PartI的个条case,也就是把参数分发到了更具体的函数用于显示,然后以返回值的形式返回输出个数.对于这些函数就不具体分析了.我们先来看看一些善后处理:

先看case的default处理.

default :

     putchar  ((unsigned  char ) cntrl_string [pos ]);

     cnt_printed_chars ++;

就是直接输出cntrl_string里%号后面的未知字符.应该是一种容错设计处理.

再看看if (cntrl_string[pos] == '%')的else部分

else 

{

     putchar  ((unsigned  char ) cntrl_string [pos ]);

     cnt_printed_chars ++;

     pos ++;

    

}

如果不是%开头的,那么直接输出这个字符.

最后函数返回前

va_end  (ap );

return  cnt_printed_chars ;

va_end处理变长参数的善后工作.并返回输出的字符个数.

在最后我们有必要谈谈putChar函数以及基本输出的基础函数printChar,先来看看putChar

int  putchar  (int  c )

{

     switch  ((unsigned  char ) c )

    {

         case  'n' :

             newLine  ();

             break ;

             case  'r' :

             carriageReturn  ();

             break ;

             case  'f' :

             clearScreen  ();

             break ;

             case  't' :

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             /* 32 = space */

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             printChar  (32 );

             break ;

             case  'b':

             backspace  ();

             break ;

             case  'a':

             beep  ();

             break ;

             default  :

             printChar  ((unsigned  char ) c );

            

    } return  c ;

}

通览一下,也是switch-case为主体的.主要是用来应对一些特殊字符,如\n,\r,....这里需要提一下,关于\t的理解.有些人认为\t就是8个space,有些人则认为,屏幕分为10大列(每个大列8个小列总共80列).一个\t就跳到下一个大列输出.也就是说不管你现在实在屏幕的第1,2,3,4,5,6,7位置输出字符,只要一个\t都在第8个位置开始输出. VS.NET中就是用的这种理解.因此如果按照这个理解的话,\t的实现可以这样

int  currentX  = ((currentX  % 10 ) + 1 ) * 8 ;

然后在currentX位置输出.

接下来看printChar也就是输出部分最低层的操作咯

void  printChar  (const  byte  ch )

{

     *(word  *)(VIDEO  + y  * 160  + x  * 2 ) = ch  | (fill_color  << 8 );

     x ++;

     if  (x  > ;

    = WIDTH ) newLine  ();

     setVideoCursor  (y , x );

}

这里VIDEO表示显存地址也就是0xB8000.通过 y * 160 + x 屏幕(x,y)坐标在显存中的位置.这里需要知道,一个字符显示需要两个字节,一个是ASCII码,第二个是字符属性代码也就是颜色代码.因此才必须 y * 80 * 2 + x = y * 160 + x.那么ch | (fill_color << 8)也自然就是写入字符及属性代码用的了.每写一个字符光标位置加1,如果大于屏幕宽度WIDTH就换行.最后通过setVideoCursor设置新的光标位置.完成了整个printChar过程.

到此,把printf从上到下说了一遍.不知道各位大家感觉如何,如果说得不清楚还大家多提意见.有说得不对的地方请大家多多指教.

 
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内核printf源代码分析. 打开Source Insight来阅读EduOS的源代码,我们在stdio.c里找到了printf的实现代码.首先看看对printf的定义: [code] int printf (const char *cntrl_string, ...) [/code] 第一个参数cntrl_string是控制字符串,也就是平常我们写入%d,%f的地方.紧接着后面是一个变长参数. 看看函数头部的定义: [code]int pos = 0, cnt_printed_chars = 0, i; unsigned char* chptr; va_list ap;[/code] 马上晕!除了ap我们可以马上判断出来是用来读取变长参数的,i用于循环变量.其他变量都不知道是怎么回事.不要着急,我们边看代码边分析.代码的第一行必然是 [code]va_start (ap, cntrl_string);[/code] 用来初始化变长参数. 接下来是一个while循环 [code]while (cntrl_string[pos]) { ... }[/code] 结束条件是cntrl_string[pos]为NULL,显然这个循环是用来遍历整个控制字符串的.自然pos就是当前遍历到的位置了.进入循环首先闯入视线的是 [code] if (cntrl_string[pos] == '%') { pos++; ... } [/code] 开门见山,上来就当前字符是否办断是否%.一猜就知道如果成立pos++马上取出下一个字符在d,f,l等等之间进行判断.往下一看,果真不出所料: [code]switch (cntrl_string[pos]) { case 'c': ... case 's': ... case 'i': ... case 'd': ... case 'u': ...[/code] 用上switch-case了. 快速浏览一下下面的代码. 首先看看case 'c'的部分 [code]case 'c': putchar (va_arg (ap, unsigned char)); cnt_printed_chars++; break;[/code] %c表示仅仅输出一个字符.因此先通过va_arg进行参数的类型转换,之后用putchar[1]输出到屏幕上去.之后是 cnt_printed_chars++,通过这句我们就可以判断出cnt_printed_chars使用来表示,已经被printf输出的字符个数的. 再来看看 case 's': [code] case 's': chptr = va_arg (ap, unsigned char*); i = 0; while (chptr [i]) { cnt_printed_chars++; putchar (chptr [i++]); } break;[/code]和case 'c',同出一辙.cnt_printed_chars++放在了循环内,也证明了刚才提到的他的作用.另外我们也看到了cnptr是用来在处理字符串时的位置指针.到此为止,我们清楚的所有变量的用途,前途变得更加光明了. 接下来: [code]// PartI case 'i': case 'd': cnt_printed_chars += printInt (va_arg (ap, int)); break; case 'u': cnt_printed_chars += printUnsignedInt (va_arg (ap, unsigned int)); break; case 'x': cnt_printed_chars += printHexa (va_arg (ap, unsigned int), 'x'); break; case 'X': cnt_printed_chars += printHexa (va_arg (ap, unsigned int), 'X'); break; case 'o': cnt_printed_chars += printOctal (va_arg (ap, unsigned int)); break; // Part II case 'p': putchar ('0'); putchar ('x'); cnt_printed_chars += 2; /* of '0x' */ cnt_printed_chars += printHexa (va_arg (ap, unsigned int), 'x'); break; case '#': pos++; switch (cntrl_string[pos]) { case 'x': putchar ('0'); putchar ('x'); cnt_printed_chars += 2; /* of '0x' */ cnt_printed_chars += printHexa (va_arg (ap, unsigned int), 'x'); break; case 'X': putchar ('0'); putchar ('X'); cnt_printed_chars += 2; /* of '0X' */ cnt_printed_chars += printHexa (va_arg (ap, unsigned int), 'X'); break; case 'o': putchar ('0'); cnt_printed_chars++; cnt_printed_chars += printOctal (va_arg (ap, unsigned int)); break;[/code] 注意观察一下,PartII的代码其实就是比PartI的代码多一个样式.在16进制数或八进制前加入0x或是o,等等.因此这里就只分析一下PartI咯. 其实仔细看看PartI的个条case,也就是把参数分发到了更具体的函数用于显示,然后以返回值的形式返回输出个数.对于这些函数就不具体分析了.我们先来看看一些善后处理: 先看case的default处理. [code]default: putchar ((unsigned char) cntrl_string[pos]); cnt_printed_chars++;[/code]就是直接输出cntrl_string里%号后面的未知字符.应该是一种容错设计处理. 再看看if (cntrl_string[pos] == '%')的else部分 [code]else { putchar ((unsigned char) cntrl_string[pos]); cnt_printed_chars++; pos++; }[/code] 如果不是%开头的,那么直接输出这个字符. 最后函数返回前 [code]va_end (ap); return cnt_printed_chars;[/code]va_end处理变长参数的善后工作.并返回输出的字符个数. 在最后我们有必要谈谈putChar函数以及基本输出的基础函数printChar,先来看看putChar [code]int putchar (int c) { switch ((unsigned char) c) { case '\n' : newLine (); break; case '\r' : carriageReturn (); break; case '\f' : clearScreen (); break; case '\t' : printChar (32); printChar (32); /* 32 = space */ printChar (32); printChar (32); printChar (32); printChar (32); printChar (32); printChar (32); break; case '\b': backspace (); break; case '\a': beep (); break; default : printChar ((unsigned char) c); } return c; }[/code] 通览一下,也是switch-case为主体的.主要是用来应对一些特殊字符,如\n,\r,....这里需要提一下,关于\t的理解.有些人认为\t就是8个space,有些人则认为,屏幕分为10大列(每个大列8个小列总共80列).一个\t就跳到下一个大列输出.也就是说不管你现在实在屏幕的第1,2,3,4,5,6,7位置输出字符,只要一个\t都在第8个位置开始输出. VS.NET中就是用的这种理解.因此如果按照这个理解的话,\t的实现可以这样 [code]int currentX = ((currentX % 10) + 1) * 8;[/code] 然后在currentX位置输出. 接下来看printChar也就是输出部分最低层的操作咯 [code]void printChar (const byte ch) { *(word *)(VIDEO + y * 160 + x * 2) = ch | (fill_color << 8); x++; if (x >= WIDTH) newLine (); setVideoCursor (y, x); }[/code]这里VIDEO表示显存地址也就是0xB8000.通过 y * 160 + x 屏幕(x,y)坐标在显存中的位置.这里需要知道,一个字符显示需要两个字节,一个是ASCII码,第二个是字符属性代码也就是颜色代码.因此才必须 y * 80 * 2 + x = y * 160 + x.那么ch | (fill_color << 8)也自然就是写入字符及属性代码用的了.每写一个字符光标位置加1,如果大于屏幕宽度WIDTH就换行.最后通过setVideoCursor设置新的光标位置.完成了整个printChar过程. 到此,把printf从上到下说了一遍.不知道各位大家感觉如何,如果说得不清楚还大家多提意见.有说得不对的地方请大家多多指教.
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