Linux内核的格式化打印函数是printk(),它与printf()函数是类似的,都是根据格式字符串把可变参数列表转化成字符序列,然后输出到控制台。

printf()是打印到标准输出stdout。

printk()是打印到控制台终端。在使用串口线连接嵌入式硬件时,就是打印到电脑的串口终端软件,例如minicom。

转化可变参数列表这一步,这两个函数是一样的,都是调用vsnprintf()函数。

区别是内核没法调用C库,只能另外写一个简单的实现。

vsnprintf()的实现,依靠的是C语言处理可变参数的类型valist,以及使用它的三个宏:vastart,vaarg,vaend。

它们都定义在头文件里。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_浮点数

我在电脑上调试时,直接把siskavalist定义为了C库的valist,如上图。

5-10行注释掉的部分,是32位C语言的valist定义。

snprintf的代码就这么几行,使用vastart获取参数列表的开头,然后调用vsnprintf()打印出来,最后使用vaend。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_整型_02

对格式串的解析在vsnprintf()里,带n的printf系列函数可以标示缓冲区的大小,避免字符串溢出。

vsnprintf()的实现:

buf,缓冲区的地址。

size,缓冲区的大小。

fmt,格式串。

ap,可变参数列表,开始时指向它的第1个元素。

先把字符的计数设置为0,size -1是为了给末尾的'\0'留一个位置,然后遍历格式串fmt。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_lua打印字符串数组_03

130-133,不是%则直接打印到缓冲区。

135-139,是%则查看下一个,如果也是%则打印到缓冲区,所以%%会打印%。

141-145,查看是否是十六进制的前缀。

147-151,查看是否是长整型的前缀。

153开始的switch语句是对格式参数的解析:

lua打印字符串数组 打印字符串函数_c语言打印字符的函数参数_04

154,c表示打印1个字符,它是按照int存储在参数里的,所以vaarg的类型选int。

157-162,根据是否有前缀选择普通整型或长整型,有符号的。

163-168,同上,无符号的。

169-181,十六进制的整数,根据格式参数选择是否打印0x前缀,是否长整型。

183,p表示打印指针,其中空指针会打印null。

185-188,浮点数,全按double处理。

190,字符串,它的内容也是一个'\0'结尾的char*字符列表。

197,移动到格式串的下一个字符,继续判断while条件。

这时无论格式串到了末尾'\0',还是缓冲区只剩了最后1个'\0'的空间,都会退出while循环,避免缓冲区越界。

200行,填充结尾的'\0',返回转化的字符总数。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_c语言打印字符的函数参数_05

siskaulong2a()函数,是把无符号长整型转换为字符串的函数,普通的整型也用它转换,编译器会自动把unsigned int类型升级到unsigned long。

打印字符会改变当前缓冲区的字符计数,所以参数传了int* pn,即计数的指针。它既是输入参数,也是输出参数。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_浮点数_06

num %10先获取个位数,然后 num /10去掉个位数,下一次就是获取十位数,以此类推,直到为0。具体的字符要加上'0'。

这么打印出来的数字字符串是反着的,低位先被打印,所以19-23行的while再把它正过来。我们在第6行提前记录了这串字符的起始位置。

siskalong2a(),有符号的打印除了负数时要先打印1个负号之外,其他的与无符号的一样。

siskadouble2a(),浮点数都是有符号的,负数也要先打印1个负号,然后先取整数部分,再取小数部分,把它们都当整数打印,中间打印小数点。

小数部分这里用了6位有效数字。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_整型_07

siskahex2a(),十六进制的都按无符号处理,除了从10的余数变成16的余数之外,与unsigned long的区别只有67行,即大于9的从'a'开始显示,9以内的加上'0'显示。

x -10+ 'a',就是10-15要显示的字符,10对应'a',15对应'f'。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_c语言打印字符的函数参数_08

如果带前缀打印十六进制,就先打印0x,占2个字符的空间。

siskap2a(),指针都带0x前缀,按十六进制打印,空指针显示null。

siskastr2a(),字符串按原样打印。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_整型_09

main()函数,和测试结果。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_浮点数_10

下图第2张是缓冲区不足时的打印,第1张是缓冲区1024字节的打印。

lua打印字符串数组 打印字符串函数_lua打印字符串数组_11

lua打印字符串数组 打印字符串函数_浮点数_12

Linux使用bochs模拟BIOS读磁盘

先调用这个函数把数据转化到缓冲区里,然后通过串口线打印出来,就是printk()。

如果通过标准输出stdout打印出来,就是printf()。

如果通过FILE* fp 文件句柄打印出来,就是fprintf()。

还可以继续添加格式字符,让它支持更多的数据类型。

但在linux内核里,实际上连浮点数都尽量不用,支持有符号和无符号的整数以及字符串,基本就够用了。

PS:在32位的堆栈传参模式下,格式串const char* fmt后面就是参数列表,所以只要取格式串的地址&fmt,加上4字节就是下一个参数的地址,然后根据格式串里%之后的类型字符依次打印就行。

32位是按4字节对齐,char、short这种不到4字节的类型也是转化为4字节压栈,double、long long这种按8字节压栈。

64位是用寄存器传前6个参数,多于6个的按堆栈传参,而且还是整数与浮点数分开传,整数使用rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9,浮点数使用xmm0、xmm1、xmm2,一直到xmm7。

如果参数是printf("%d,%f\n",1,2.71)这样,rdi是格式串,rsi是整数1,xmm0是浮点数2.71。

如果自己实现vastart,vaarg的话,需要让printf()函数先调用自己实现的printf(),这样才能自己控制寄存器参数的存放顺序,然后在printf()里在调用vsnprintf()。

否则,只能依赖gcc提供的valist,vastart,vaarg,vaend,因为寄存器参数在这种情况下怎么保存,是编译器的权限范围。

而寄存器参数的保存方式,则关系到valist的实现。