操作系统真象还原实验记录之实验二十一：实现printf
实现write系统调用略
2.实验代码
2.1 stdio.c
#include "stdio.h"
#include "interrupt.h"
#include "global.h"
#include "string.h"
#include "syscall.h"
#include "print.h"
#define va_start(ap, v) ap = (va_list)&v // 把ap指向第一个固定参数v
#define va_arg(ap, t) *((t*)(ap += 4)) // ap指向下一个参数并返回其值
#define va_end(ap) ap = NULL // 清除ap
/* 将整型转换成字符(integer to ascii) */
static void itoa(uint32_t value, char** buf_ptr_addr, uint8_t base) {
uint32_t m = value % base; // 求模,最先掉下来的是最低位
uint32_t i = value / base; // 取整
if (i) { // 如果倍数不为0则递归调用。
itoa(i, buf_ptr_addr, base);
}
if (m < 10) { // 如果余数是0~9
*((*buf_ptr_addr)++) = m + '0'; // 将数字0~9转换为字符'0'~'9'
} else { // 否则余数是A~F
*((*buf_ptr_addr)++) = m - 10 + 'A'; // 将数字A~F转换为字符'A'~'F'
}
}
/* 将参数ap按照格式format输出到字符串str,并返回替换后str长度 */
uint32_t vsprintf(char* str, const char* format, va_list ap) {
char* buf_ptr = str;
const char* index_ptr = format;
char index_char = *index_ptr;
int32_t arg_int;
char* arg_str;
while(index_char) {
if (index_char != '%') {
*(buf_ptr++) = index_char;
index_char = *(++index_ptr);
continue;
}
index_char = *(++index_ptr); // 得到%后面的字符
switch(index_char) {
case 's':
arg_str = va_arg(ap, char*);
strcpy(buf_ptr, arg_str);
buf_ptr += strlen(arg_str);
index_char = *(++index_ptr);
break;
case 'c':
*(buf_ptr++) = va_arg(ap, char);
index_char = *(++index_ptr);
break;
case 'd':
arg_int = va_arg(ap, int);
/* 若是负数, 将其转为正数后,再正数前面输出个负号'-'. */
if (arg_int < 0) {
arg_int = 0 - arg_int;
*buf_ptr++ = '-';
}
itoa(arg_int, &buf_ptr, 10);
index_char = *(++index_ptr);
break;
case 'x':
arg_int = va_arg(ap, int);
itoa(arg_int, &buf_ptr, 16);
index_char = *(++index_ptr); // 跳过格式字符并更新index_char
break;
}
}
return strlen(str);
}
/* 同printf不同的地方就是字符串不是写到终端,而是写到buf中 */
uint32_t sprintf(char* buf, const char* format, ...) {
va_list args;
uint32_t retval;
va_start(args, format);
retval = vsprintf(buf, format, args);
va_end(args);
return retval;
}
/* 格式化输出字符串format */
uint32_t printf(const char* format, ...) {
va_list args;
va_start(args, format); // 使args指向format
char buf[1024] = {0}; // 用于存储拼接后的字符串
vsprintf(buf, format, args);
va_end(args);
return write(1, buf, strlen(buf));
}
itoa(uint32_t value, char** buf_ptr_addr, uint8_t base)
递归方式，将整型数按base进制由高向低写入buf缓冲区中。
uint32_t vsprintf(char* str, const char* format, va_list ap)
依次扫描format写入buf，当扫描到%时，根据上图的栈找到对应参数，根据参数类型s,c,d或者x，转化成字符写入buf。
printf里对format取地址就得到它在栈的地址。
2.2 main.c
#include "interrupt.h"
#include "init.h"
#include "thread.h"
#include "print.h"
#include "process.h"
#include "console.h"
#include "syscall.h"
#include "syscall-init.h"
#include "stdio.h"
void k_thread_a(void* );
void k_thread_b(void* );
void u_prog_a (void);
void u_prog_b (void);
int prog_a_pid = 0, prog_b_pid=0;
int main(void) {
put_str("I am kernel\n");
init_all();
process_execute(u_prog_a, "user_prog_a");
process_execute(u_prog_b, "user_prog_b");
intr_enable();
console_put_str(" main_pid:0x");
console_put_int(sys_getpid());
console_put_char('\n');
thread_start("k_thread_a", 31, k_thread_a, "argA ");
thread_start("k_thread_b", 31, k_thread_b, "argB ");
while(1);
return 0;
}
void k_thread_a(void* arg){
char* para = arg;
console_put_str(" thread_a_pid:0x");
console_put_int(sys_getpid());
console_put_char('\n');
while(1);
}
void k_thread_b(void* arg){
char* para = arg;
console_put_str(" thread_b_pid:0x");
console_put_int(sys_getpid());
console_put_char('\n');
while(1);
}
void u_prog_a(void) {
char* name = "prog_a";
printf(" i am %s, my pid:%d%c",name ,getpid(), '\n');
while(1);
}
void u_prog_b(void) {
char* name = "prog_b";
printf(" i am %s, my pid:%d%c",name ,getpid(), '\n');
while(1);
}
2.3 stdio.h
#ifndef __LIB_STDIO_H
#define __LIB_STDIO_H
#include "stdint.h"
typedef char* va_list;
uint32_t printf(const char* str, ...);
uint32_t vsprintf(char* str, const char* format, va_list ap);
uint32_t sprintf(char* buf, const char* format, ...);
#endif