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困惑多年,为什么printf可以重定向?

时间:2020-08-06 17:14:19      阅读:71      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

很多人在用printf函数进行串口打印的时候,都会被告知需要重定向fputc函数(别的平台可能不是这个函数),让字符串数据输出到指定串口,按照网上的教程也能很快解决。但是却没人告诉你为什么可以被重定向,为什么明明使用的是printf函数,重定向的却是fputc函数?

使用51的时候,我们也可以使用printf函数,但是我们并没有进行重定向,也能使用,这又是为什么?

对于经验丰富的人来说,这些问题心里应该都有答案,但考虑到有一些道友可能并不了解,所以今天就稍微水那么一篇吧。

__attribute__((weak)) // 注意两个括号

没见过啊,不懂啊,所以赶紧去网上查了一下,不查不要紧,一查吓一跳,发现__attribute__这个东东了不得啊,很多C语言属性都能修改,功能实在是太强大了,强大到我自认为掌握得不错的C语言都还只是基础,也就只配在小白面前嘚瑟一下。

言归正传,为了突出重点,今天只讲 weak 属性,以防分心。

我们都知道,函数名不可以重名,当然不同文件内声明的 static 函数倒是可以解除该限制(可查看《C语言之 static》)。

但是如果没有使用 static ,那么编译器就会给你报错,告诉你函数名重复咯。

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编译器一共告诉你两个信息:

1、重复的函数名是 func_name

2、重复的地方在 board.c 和 main.c 文件里面(后面 .o 表示目标文件,由对应的 .c 文件生成)

编译器一发出这样的信息,程序员很快就能找到问题并解决,所以看懂编译信息很重要(如果有些编译信息不常见,复制这条信息到网上一搜,一大堆文章就冒出来了)。

根据错误信息,只要修改一处变量名,即可消除该错误。

那么这个和printf重定向有什么关系?

我们知道,printf 最终会调用 fputc 进行字符串输出,但是这些函数是标准库提供的,而标准库没有提供源码给你,当你需要用的时候添加 <stdio.h> 即可。

但是很多时候,fputc 输出的位置可能需要改变,比如输出到 LCD、串口1、串口2,我们总不可能去修改标准库的源码吧,但也没有源码提供啊,怎么才能在不修改源码的情况下满足这个需求呢?

方法是有的,比如你可以通过某个函数向printf中注册一个回调函数,让printf调用这个回调函数进行字符串输出即可,但是标准库并没有提供这个东西,因为它用了更好的方式解决这个问题。

那就是本文的主角,符号属性弱化,weak。

假设我们拿到了标准库的源码,能清楚的看到实现原理,那么我们应该能看到一个fputc的函数。然后你通过分析原理,发现它的输出位置不是自己想要的,那么你会怎么做?

既然有源码,好办,直接修改fputc的实现即可,简单。

但现在没有源码,怎么办?但你发现你在自己的源文件里面直接实现fputc函数好像也没事,为什么?就是因为标准库将fputc函数的属性进行了弱化,即:

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这样做有什么好处?

1、别人可以不需要给你源码

2、即使没有源码,也能间接的达到修改源码的目的

3、即使有源码,通过该属性设置,也不需要删除别人的代码去重新实现,可以保留原来的代码。

4、不需要使用回调函数的方式进行注册,可以直接重新实现该函数,非常简单

5、存在一个默认函数实现,如果说你不想重新实现函数,那么编译器就会使用该函数进行编译、链接,而不会在编译时出现错误或警告(这就是为什么即使你没有重新写一个fputc,编译也不会报错的原因)

当然,第五点,既是好处也是坏处,因为编译器没有提示,你就不知道你到底有没有重新实现函数了。

其实要查看编译器链接的到底是哪一个函数很简单,打开map文件(关注了这么久,怎么打开的就不多说了),搜索对应的函数名即可:

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你会发现,虽然 main.c 文件中虽然也有一个 func_name 函数,但实际上,编译器链接的是 board.c 文件的,原因就是因为 main.c 文件的 func_name 函数属性被弱化了。

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这样一来,即使函数 func_name 在 main() 函数中被调用,但它没有使用本文件的func_name,而是调用了 board.c 文件中的函数。

但你将 board.c 文件中的函数删掉后,编译后并不会出现错误,并且会发现 main() 调用的函数变成了 main.c 文件中的函数。

就是这么奇妙!

事实上,这个属性弱化不仅仅在 printf 函数中体现了,在中断处理函数中也做了这样的处理,只不过这是汇编方式:

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这就是为什么你可以在任何文件内写中断处理函数,而即使你没有写中断处理函数,编译器也不会报错的原因!

当然了,这种属性设置虽然可以保证不同文件的函数名可以相同(同一个文件的函数名还是不可以相同),但是最终只有一个函数会被编译器所链接!

哦,对了,如果你要实现多个不同的串口打印输出,不如使用 vsprintf(建议 vsnprintf),好处就是这个函数的输出位置不是fputc,而是你给定的缓存空间,这样你就可以实现自己的printf函数了。

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学习视频资料:http://www.makeru.com.cn/live/1392_1164.html?s=143793

困惑多年,为什么printf可以重定向?

原文:https://www.cnblogs.com/jinwenyi/p/13447072.html

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