printf的实现原理

printf的声明
    int _cdecl printf(const char* format, …);
    _cdecl是C和C＋＋程序的缺省调用方式

_CDEDL调用约定：
    1.参数从右到左依次入栈
    2.调用者负责清理堆栈
    3.参数的数量类型不会导致编译阶段的错误


对于x86而言，栈向下生长，函数参数从右向左入栈，因此从第一个固定参数（format）地址向前（向上）移动就可得到其他变参的地址。

va_list相关宏（VC++中stdarg.h里x86平台的宏定义）

typedef char *  va_list;
//_INTSIZEOF(n)宏：将sizeof(n)按sizeof(int)对齐。
#define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

//取format参数之后的第一个变参地址，4字节对齐
#define va_start(va_list  ap, format) ( ap = (va_list)&format+ _INTSIZEOF(format) )

//对type类型数据，先取到其四字节对齐地址，再取其值
#define va_arg(va_list  ap,type)  
              ( *(type*)((ap += _INTSIZEOF(type)) -_INTSIZEOF(type)) )

#define va_end(va_list  ap)  ( ap = (va_list)0 )


如何得到参数个数？
其实printf并不知道参数个数，它只是逐个解析format字符串。对于特定类型%，使用va_arg去取相应参数的值，直到遍历字符串结束。类似于如下代码：
    #include <stdio.h>
    #include <stdarg.h>
    void myprintf(const char *format, ...)
    {
                va_list ap;
                char ch;
                va_start(ap, format);
                while(ch = *format++)
                {
                        switch(c)
                        {
                                    case 'c':
                                        {
                                                char ch1 = va_arg(ap, char);
                                              putchar(ch1);
                                               break;
                                        }
                                  


如下调用会打印什么内容？
printf("%x");


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背景知识：

函数调用栈帧结构：



比如Z调用A，Z的栈帧：
1.自右向左（约定）压入参数
2.Z中返回地址。即从A返回后Z中下一条指令地址
3.调用者的EBP。由编译器插入指令实现：
"pushl %ebp"
"movl %esp, %ebp"//esp为栈指针
因而形成一个链表。依此可得到调用者的栈顶位置（对于A的EBP，得到Z的EBP地址为0x000f）。
4.局部变量。



对于两个正整数 x, n 总存在整数 q, r 使得
x = nq + r, 其中  0<= r <n                  //最小非负剩余
q, r 是唯一确定的。q = [x/n], r = x - n[x/n]. 这个是带余除法的一个简单形式。在 c 语言中， q, r 容易计算出来： q = x/n, r = x % n.
所谓把 x 按 n 对齐指的是：若 r=0, 取 qn, 若 r>0, 取 (q+1)n. 这也相当于把 x 表示为：
x = nq + r', 其中 -n < r' <=0                //最大非正剩余
nq 是我们所求。关键是如何用 c 语言计算它。由于我们能处理标准的带余除法，所以可以把这个式子转换成一个标准的带余除法，然后加以处理：
x+n = qn + (n+r')，其中 0<n+r'<=n            //最大正剩余
x+n-1 = qn + (n+r'-1), 其中 0<= n+r'-1 <n    //最小非负剩余
所以 qn = [(x+n-1)/n]n. 用 c 语言计算就是：
((x+n-1)/n)*n
若 n 是 2 的方幂, 比如 2^m，则除为右移 m 位，乘为左移 m 位。所以把 x+n-1 的最低 m 个二进制位清 0就可以了。得到：
(x+n-1) & (~(n-1))