EduOS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putchar1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.