printf的封装与实现
作者：互联网
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printf的封装与实现
1 UART通信协议
1.1 UART通信的物理连接
图1 UART的物理连接
1.2 逻辑电平
用电平表示逻辑1和逻辑0，逻辑1和逻辑0用来组织计算机层面的数据。
1.3 电平标准
根据通讯使用的电平标准不同，串口通讯可分为 TTL标准及 RS-232 标准。
1.4 协议解析
通讯双方需要约定波特率，并约定一致的数据包格式才能保证正常收发数据。
1.4.1 波特率（bps）
单位时间内，发送数据的位数。
1.4.2 数据格式
串口通信一般以起始位作为一帧数据传输的开始，以结束位表示一帧数据传输的结束。每一帧数据一般由起始位、数据位、停止位、校验位组成。
起始位：由1个逻辑0的数据位表示；
停止位：由 0.5、1、1.5或 2个逻辑 1的数据位表示；
校验位（奇校验/偶校验）：当为奇校验时，数据位和校验位中，逻辑1的数据位的个数为奇数个；当为偶校验时，数据位和校验位中，逻辑1的数据位的个数为偶数个。
图2 115200,8n1; send 0b01000001
如图2所示，115200bps，则1/115200spb，即每传输一位需要1/115200秒，数据在(1/115200)/2处采样。
2 printf的实现
2.1 标准库中的printf
函数原型：
int printf(const char *format, ...)
返回值：
成功返回实际输出字符数，失败返回-1；
传入参数说明：
format： 固定参数
...： 可变参数；参数的个数不确定，类型不确定；
2.2 可变参数的实现原理
调用子函数，函数的参数最终会以被压入栈中，被函数使用；通过格式控制符，实现对栈中传入参数的读取和使用。
在标准库中的实现：
typedef char* va_list;
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1)) //保证4字节对齐
#define va_start(ap, v) (ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v)) //获取第一个变参在栈中的地址
#define va_arg(ap, t) (*(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) //获取ap所指向的数据，并把ap偏移至下一个变参的地址
#define va_end(ap) (ap = (va_list)0) //使ap指向空，避免野指针
printf(format, arg1, arg2, arg3);参数在栈中的存放
2.3.1 对_INTSIZEOF(n)分析
栈指针总是4字节对齐的，因此使用_INTSIZEOF(n)，使变量的大小是4的倍数（实际变量在栈中占据的空间）。
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1))，对这个宏定义有一个形象的比喻：
比方说有一个箱子可以装4个瓶子，
如果我有8个瓶子 ，那么我需要2个箱子；
如果我有10个瓶子呢，我不能说我需要10除4，需要2.5个箱子吧，实际上我需要3个箱子；
那怎么求我实际需要的箱子数呢?
用一个容易理解的公式来求上述问题：
设我的瓶子数为B，我需要的箱子数为C，一个箱子最多可以装A个瓶子。
公式：C =（B+A-1）/ A （舍去余数）
因此，((sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1))相当于C * A。
2.3.2 对va_arg(ap, t)分析
#define va_arg(ap, t) (*(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)))
这个宏定义实现了两个功能：
a、ap += _INTSIZEOF(t) —— 求下一个参数的指针
b、(*(t*)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) —— 取当前参数值，这个宏定义将返回的就是当前参数值
附录：源代码
uart.c —— 波特率：115200
debug_printf.c
标签：va,封装,实现,ap,INTSIZEOF,数据位,printf,sizeof 来源： https://www.cnblogs.com/xingxingye/p/14409361.html