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printf和标准输出 上次写到main函数的参数传递.现在继续往下进行.最近忙实验室的事情,看了一周的文章,也没啥进展,周末写点技术贴,放松一下:-) 进入main函数后,就要调用printf("Hello World!/n");了.顺便将C语言参数传递提一下.字符串"Hello World!/n"编译器是当作字符串常量来处理的,虽然printf是在main内部调用,但"Hello World!/n"可不是放在main的栈中,字符串常量至少是放到.data段的,准确说是放在只读数据段.rodata,这个我在工作站上验证了一把.假如编辑的文件名是hello.c,首先编译生成elf格式二进制文件gcc hello.c -o hello然后用命令objdump -s hello -s参数会将所有段信息dump出来.你会看到"Hello World!/n"位于.rodata段. printf()是个标准C库函数.虽然功能简单,但实现起来却不容易.这是个和平台相关的函数.在pc上,printf输出是输出到终端屏幕,在嵌入式设备上,一般printf()是输出到串口.同是调用printf(),最终输出的设备却不同,从直觉的肯定是感觉printf()底层和平台是相关的.那么printf()是怎样实现的呢? 可以看一下C库程序的代码,这里以uClibc为例.
int printf(const char * __restrict format, ...)
{
va_list arg;
int rv; va_start(arg, format);
rv = vfprintf(stdout, format, arg);
va_end(arg); return rv;
}
printf支持字符串格式化输出,具体参数处理这里不提.可以看到printf()调用了vfprintf(),vfprintf()第一个参数是stdout是标准输出设备.标准输出设备是个结构体,最重要的成员就是他的描述符,其值为1. 跟进vfprintf()函数看,里面是复杂的参数处理,因为printf()的参数形式很灵活,所以在vfprintf()里面要对传进来的参数进行解析处理,形成最终的输出格式.有兴趣的可以看一下,借助这个可以让你在一个没有操作系统的平台上实现你自己的printf()函数.这样你在裸机上调程序时输出调试信息就更方便些(实际上uClinux的printk就是这么干的). vfprintf()在参数处理之后，就是输出了，输出调用的是putc()，进入putc()然后再跟进几层函数，发现调用了linux系统调用write()。呵呵，是的，输出就是借助操作系统代码完成的。在write之前所有的代码都是C库的代码，可以说是和平台无关的。而涉及到具体输出，就要调用操作系统提供给你的接口。系统调用的原理就是通过一定手段（一般是trap陷阱）进入操作系统的内核空间，调用操作系统代码来完成某些任务。 Linux系统调用针对不同平台有不同的实现方式。这个以后再讲。调用write()后，进入内核空间，首先来到的就是sys_write()，这个函数代码位于fs/read_write.c中。一进入sys_write()，就要根据传进来的fd描述符找到相应的file结构。对于标准输出，fd=1，每个进程的进程控制块都有一个打开文件的数组。file结构就是根据fd在这个数组中查找到相应的结构。找到结构后，就会调用file->write()来向外输出。具体输出到哪里，就要看file结构对应的设备驱动是什么。一般嵌入式系统可以从串口将信息输出，那么file->write()最底层就是调用的串口驱动的类似transmit_char的函数。 有关linux的设备驱动有很多书介绍,整个驱动的结构很复杂,我这里也没必要提了.至于终端设备怎样挂在驱动队列里面,怎么根据标准输出的描述符找到相应的驱动结构有兴趣的 printf()函数看,里面是复杂的参数处理,因为printf()的参数形式很灵活,所以在vfprintf()里面要对传进来的参数进行解析处理,形成最终的输出格式.有兴趣的可以看一下,借助这个可以让你在一个没有操作系统的平台上实现你自己的printf()函数.这样你在裸机上调程序时输出调试信息就更方便些(实际上uClinux的printk就是这么干的). vfprintf()在参数处理之后，就是输出了，输出调用的是putc()，进入putc()然后再跟进几层函数，发现调用了linux系统调用write()。呵呵，是的，输出就是借助操作系统代码完成的。在write之前所有的代码都是C库的代码，可以说是和平台无关的。而涉及到具体输出，就要调用操作系统提供给你的接口。系统调用的原理就是通过一定手段（一般是trap陷阱）进入操作系统的内核空间，调用操作系统代码来完成某些任务。 Linux系统调用针对不同平台有不同的实现方式。这个以后再讲。调用write()后，进入内核空间，首先来到的就是sys_write()，这个函数代码位于fs/read_write.c中。一进入sys_write()，就要根据传进来的fd描述符找到相应的file结构。对于标准输出，fd=1，每个进程的进程控制块都有一个打开文件的数组。file结构就是根据fd在这个数组中查找到相应的结构。找到结构后，就会调用file->write()来向外输出。具体输出到哪里，就要看file结构对应的设备驱动是什么。一般嵌入式系统可以从串口将信息输出，那么file->write()最底层就是调用的串口驱动的类似transmit_char的函数。 有关linux的设备驱动有很多书介绍,整个驱动的结构很复杂,我这里也没必要提了.至于终端设备怎样挂在驱动队列里面,怎么根据标准输出的描述符找到相应的驱动结构有兴趣的请查阅相关资料.
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