纯手动的C语言格式化输出函数.doc

纯手动的C语言格式化输出函数分类：C/C+作者：maozefa摘自：CSDN 技术Blog链接地址：/maozefaprintf系列函数，包括fprintf、sprintf函数等，其功能是将C语言的所有基本数据类型按用户要求进行格式化输出。 printf函数几乎是所有学习C语言的人接触到的第一个函数，是C语言标准中使用频率最高的函数。 printf函数是C语言标准函数中最著名的可变参数函数，看见printf这个函数名，就想起了C语言的说法一点也不过分，因此，可以说是C语言标准函数中的最具标志性的函数。 printf系列函数。在DOS环境下，这一系列输出函数涵盖了PC机所能用到的所有输出设备，所以printf系列函数也是C语言中最复杂的函数。 当然，随着DOS时代的结束，不仅printf系列函数的作用减弱了，就连C语言本身也被压缩到了最小的应用领域。 本文写的sprintfA函数，也是应一个小友要求写的几个函数之一，包括我昨天发布的自己动手写C语言浮点数转换字符串函数中的FloatToStr函数，是用来学习用的。之所以取名为sprintfA，不仅是区别系统本身的sprintf函数，同时也因为在Windows下，A表示的是传统的ANSI函数。因为在Windows下，printf系列函数也“与时俱进”了，如wprintf等就是在宽字符环境下的输出函数。由于我在sprintfA函数中使用了Windows的宽字符转换函数，因此该函数只适用于Windows环境。 由于sprintfA函数代码比较长，将分为多篇文章发布，自己动手写C语言浮点数转换字符串函数一文中的代码也应算作一篇： 一、数据定义：view plainprint?1. typedefstruct2. 3. INTtype;/数据长度类型4. INTwidth;/数据最小宽度5. INTprecision;/数据精度6. BOOLleft;/是否居左7. BOOLzero;/是否前导零8. INTdecimals;/浮点数:1强制小数位;16进制:-1:0x,1:0X9. INTnegative;/符号：-1:-;1:+10. LPSTRparam;/参数指针11. FormatRec;12. 13. typedeflonglongLLONG,*PLLONG;14. typedefunsignedlonglongULLONG,*PULLONG;15. 16. #defineTYPE_CHAR017. #defineTYPE_SHORT118. #defineTYPE_GENERAL219. #defineTYPE_LONG320. #defineTYPE_LLONG421. 22. #definePTR_SIZEsizeof(VOID*)23. #defineTypeSize(size)(size+PTR_SIZE-1)/PTR_SIZE)*PTR_SIZE)24. 25. #defineTS_PTRPTR_SIZE26. #defineTS_CHARTypeSize(sizeof(CHAR)27. #defineTS_WCHARTypeSize(sizeof(WCHAR)28. #defineTS_SHORTTypeSize(sizeof(SHORT)29. #defineTS_INTTypeSize(sizeof(INT)30. #defineTS_LONGTypeSize(sizeof(LONG)31. #defineTS_LLONGTypeSize(sizeof(LLONG)32. #defineTS_FLOATTypeSize(sizeof(FLOAT)33. #defineTS_DOUBLETypeSize(sizeof(double)34. #defineTS_EXTENDEDTypeSize(sizeof(EXTENDED)35. 36. #defineCHAR_SPACE37. #defineCHAR_ZERO038. #defineCHAR_POS+39. #defineCHAR_NEG-40. 41. #defineHEX_PREFIX_U0X42. #defineHEX_PREFIX_L0x43. 44. #defineMAX_DIGITS_SIZE40 FormatRec是一个数据格式化结构，它包含了sprintfA格式化各种数据所需的基本信息。 TYPE_XXXX是数据类型标记，对应于FormatRec.type字段。 TS_XXXX是各种数据类型在sprintfA可变参数传递时所占的栈字节长度。除指针类型和INT类型长度直接用sizeof关键字确定栈字节长度外，其它数据类型所占栈长度则用TypeSize宏配合计算取得，这样就使得这些数据所占栈字节长度在各种环境下都是正确的，比如字符型长度为1字节，TypeSizesizeof(CHAR)，在32位编译环境时等于4，在64位编译环境时则等于8。 对于带任意类型可变参数的函数来说，实参数据类型的栈字节长度正确与否，完全取决于程序员。比如在sprintfA的格式参数中定义了%Ld，应该是个64位整数类型，而在对应的可变参数部分却给了一个int类型，在32位编译器环境下，就存在2个错误，一是数据类型不正确，二是栈字节长度不匹配，64位整数长度为8字节，而INT的长度却只有4字节，其结果就是这个数据以及其后的所有数据都会出现错误的显示结果，甚至还有可能造成程序崩溃。这也是一些C语言初学者在使用printf系列函数时最容易犯的错误，他们混淆了一般函数与带可变参数函数调用的区别，对于一般的C函数，形参的数据类型是固定的，在调用时，如果实参与形参数据类型不匹配，编译器视情况会作出错误、警告或者转换等处理，而对于不同精度的相同数据类型，编译器大都会自动进行扩展或截断；而调用带可变参数函数时，由于函数原型的形参说明部分为“.”，编译器就没法将int扩展为_int64了。 另外，还有有关浮点数部分的数据定义在自己动手写C语言浮点数转换字符串函数。 二、函数主体。view plainprint?1. /获取字符串中的数字。参数：字符串，数字指针。返回字符串中最后一个数字位置2. staticLPSTRGetControlNum(LPCSTRs,INT*value)3. 4. registerLPCSTRp=s;5. registerINTv;6. for(v=0;*p=0&*p=0&c=9);66. break;67. case*:/处理*表示的宽度参数和精度参数68. if(*(pf-1)=.)69. 70. rec.precision=*(PINT)rec.param;71. flag=FALSE;72. 73. else74. 75. rec.width=*(PINT)rec.param;76. flag=*(pf+1)=.;77. 78. rec.param+=TS_PTR;79. break;80. default:/处理格式串中数字表示的宽度和精度81. if(*(pf-1)=.)82. 83. pf=GetControlNum(pf,&rec.precision);84. flag=FALSE;85. 86. else87. 88. pf=GetControlNum(pf,&rec.width);89. flag=*(pf+1)=.;90. 91. 92. 93. /解析数据类型精度94. flag=TRUE;95. while(flag)96. 97. pf+;98. switch(*pf)99. 100. caseL:101. rec.type=TYPE_LLONG;102. break;103. casel:104. if(rec.typeTYPE_CHAR)112. rec.type-;113. break;114. default:115. flag=FALSE;116. 117. 118. /解析数据类型，并格式化119. c=*pf+;120. switch(c)121. 122. cases:123. pb=FormatStrA(pb,&rec);124. break;125. casec:126. pb=FormatCharA(pb,&rec);127. break;128. cased:129. casei:130. caseu:131. pb=FormatIntA(pb,&rec,c=u);132. break;133. casef:134. pb=FormatFloatFA(pb,&rec);135. break;136. casee:137. caseE:138. pb=FormatFloatEA(pb,&rec,c);139. break;140. caseg:141. caseG:142. pb=FormatFloatGA(pb,&rec,c);143. break;144. casex:145. if(rec.decimals)146. rec.decimals=-1;147. caseX:148. pb=FormatHexA(pb,&rec,c);149. break;150. caseo:151. pb=FormatOctalA(pb,&rec);152. break;153. casep:154. pb=FormatPointerA(pb,&rec);155. break;156. casen:157. GetPosSizeA(pb,buffer,&rec);158. break;159. default:/错误：拷贝format剩余字符，返回160. /pf=psave+1;/?也可处理为忽略后继续161. /break;/?162. lstrcpyA(pb,psave);163. returnbuffer;164. 165. 166. va_end(paramList);167. *pb=0;168. returnbuffer;169. sprintfA函数的主体部分就是一个简单的解释器，通过一个主循环，对字符串参数format逐字符的作如下解析： 1）如果不是数据格式前缀字符%，直接拷贝到输出缓冲区buffer； 2）如果%后接着一个%字符，则表示要输出后面这个%； 3）紧接着%后面的，应该是数据格式前导字符。共有4个前导字符： 1、0：前导零标志。如果数据被格式化后的长度小于规定的格式化宽度，则在被格式化后的数据前补0； 2、-：左对齐标记。 3、+：正数符号输出标记。正数在正常格式输出时，其符号是省略了的，+则表示要输出这个符号； 4、#：对浮点数，这是强制小数点（.）输出标记。无论这个数有没有小数部分，都必须输出这个小数位符号；对整数的十六进制输出，则是十六进制前缀（0x或者0X）输出标记。 前导字符不是必须的，也可有多个前导符同时出现在%后面，但0必须排在最后一个，其余顺序可任意。 4）解析数据输出宽度和精度。宽度是指数据输出时必须达到的字节数，如果格式化后的数据长度小于宽度，应用空格或者零补齐；精度则是数据要求格式化的长度，视数据类型不同而有所区别，如浮点数是指小数部分的长度，而其它数据则是指全部数据格式化长度，大于精度的数据是保留还是截断，小于精度是忽略还是补齐（零或空格），后面涉及具体数据类型时再说明。 宽度和精度一般以.为分隔符，左边是宽度，右边是精度，如果只有宽度则.可忽略。宽度和精度可用固定数字表示，如“10.6”，也可用可变形式“*.*”表示。可变形式的宽度和精度必须在sprintf的可变参数部分有其对应的整数实参。 宽度和精度部分也不是必须的。 5）分析数据类型精度字符。在C语言中，相同类型的基本数据可能有不同的精度，如整数有长短之分，浮点数有精度之分，而字符有ANSI和UNICODE之分等等。在sprintfA中，是靠分析类型精度字符来取得的。字符l和h分别表示长数据和短数据，在16位编译器环境下，一个l或h就够了，而32位及以上编译器中，随着数据精度的提高，必须靠多个类型精度字符才能表示完整，为此，也可用字符L和H分别表示数据类型的最大精度和最小精度。sprintfA的数据类型精度分析有较高的容错处理，你可以输入任意多个类型精度字符。 类型精度字符也不是必须的，缺省情况下，按一般类型精度处理。 6）解析数据类型字符。数据类型字符的作用有2个，一是确定将要输出的数据类型，如x是整型数，e是浮点数等；二是确定要输出的形式，x是以小写十六进制输出整型数，e则是以指数形式输出浮点数。 数据类型字符是必须的。数据类型字符解析完毕，各种信息写入FormatRec结构，接着就是具体的各种数据的格式化过程了，其代码将在后面给出。 7）错误处理。如果在%字符后，出现上述各种字符以外的字符，或者上述各种字符排列顺序错误，就需要进行错误处理。printf系列函数的错误处理在不同的编译器中的处理方式是不一样的，主要有2种处理方式：一是忽略本次数据分析，format指针退回到%之后，继续循环（%后的字符作一般字符处理）；二是不再作分析，直接将%后的所有字符输出到buffer后退出函数。本文sprintfA函数采用了后一种处理方式，前一种处理方式在函数主体中也能找到，就是被注释了的语句。 如果没有错误，则回到1），继续下一数据分析。三、格式化字符及字符串。1/宽字符串转换ANSI字符串。参数：ANSI字符串，宽字符串，转换字符数(0不转换)。2/返回实际转换字符个数3staticINTWStrToStr(LPSTRdst,LPCWSTRsrc,INTcount)45returnWideCharToMultiByte(CP_THREAD_ACP,0,src,-1,6dst,count0?count+1:0,NULL,NULL)-1;789/格式化字符。参数：缓冲区，格式记录。返回缓冲区尾偏移10staticLPSTRFormatCharA(LPSTRbuffer,FormatRec*rec)1112INTlen,spaces;13LPSTRp=buffer;1415if(rec-type=TYPE_LONG)1617len=WStrToStr(NULL,(LPCWSTR)rec-param,0);18if(len=0)len=sizeof(CHAR);1920elselen=sizeof(CHAR);21spaces=rec-width-len;22if(rec-left=FALSE&spaces0)2324memset(p,CHAR_SPACE,spaces);25p+=spaces;2627if(rec-type=TYPE_LONG)2829WStrToStr(p,(LPCWSTR)rec-param,len);30p+=len;3132else*p+=*(LPCSTR)rec-param;33if(rec-left=TRUE&spaces0)3435memset(p,CHAR_SPACE,spaces);36p+=spaces;3738rec-param+=rec-type=TYPE_LONG?TS_WCHAR:TS_CHAR;39returnp;404142/格式化字符串。参数：缓冲区，格式记录。返回缓冲区尾偏移43staticLPSTRFormatStrA(LPSTRbuffer,FormatRec*rec)4445INTlen,spaces;46LPSTRp=buffer;4748if(rec-type=TYPE_LONG)49len=WStrToStr(NULL,*(LPCWSTR*)rec-param,0);50else51len=lstrlenA(*(LPCSTR*)rec-param);52if(rec-precision=0&lenrec-precision)53len=rec-precision;54spaces=rec-width-len;55if(rec-left=FALSE&spaces0)5657memset(p,CHAR_SPACE,spaces);58p+=spaces;5960if(rec-type=TYPE_LONG)61WStrToStr(p,*(LPCWSTR*)rec-param,len);62else63memcpy(p,*(LPCSTR*)rec-param,len);64p+=len;65if(rec-left=TRUE&spaces0)6667memset(p,CHAR_SPACE,spaces);68p+=spaces;6970rec-param+=TS_PTR;71returnp;72 如果不涉及宽字符，格式化字符和字符串是很简单的。 对于字符和字符串，%lc和%ls表示宽字符和宽字符串，其它类型精度全部视为默认值，即ANSI字符和ANSI字符串。 宽字符的转换是由WStrToStr函数来完成的，而WStrToStr又是调用的Windows API函数WideCharToMultiByte， 在格式化字符0时，C语言的printf和sprintf有所不同，前者是用空格替代的。例如：printf(%s%c456, 123, 0)，显示出来是“123 456，而sprintf(s, %s%c456, 123, 0)后，s=123，因此，sprintfA也就是s=123。 四、格式化整型数。1/格式化数字串。参数：缓冲区，格式记录，数字串，数字串长度。返回缓冲区尾偏移2staticLPSTRFormatDigitsA(LPSTRbuffer,FormatRec*rec,LPCSTRdigits,INTlen)34LPSTRp=buffer;5INTspaces;67if(rec-precision=0)8rec-zero=FALSE;9rec-precision-=len;10if(rec-precisionprecision=0;12spaces=rec-width-len-rec-precision;13if(rec-negative)1415spaces-;16if(rec-left|rec-zero)17*p+=(rec-negative=-1?CHAR_NEG:CHAR_POS);1819if(rec-left=FALSE)2021if(spaces0)2223memset(p,rec-zero?CHAR_ZERO:CHAR_SPACE,spaces);24p+=spaces;2526if(rec-negative&!rec-zero&!rec-decimals)27*p+=(rec-negative=-1?CHAR_NEG:CHAR_POS);2829if(rec-precision!=0)3031memset(p,CHAR_ZERO,rec-precision);32p+=rec-precision;3334memcpy(p,digits,len);35p+=len;36if(rec-left=TRUE&spaces0)3738memset(p,CHAR_SPACE,spaces);39p+=spaces;4041returnp;424344/整型数转换为数字串。参数：数字串，整型数，是否无符号整数4546staticINTIntToDigits(LPSTRdigits,LONGsrc,BOOL*isUnsigned)4748ULONGv;49LPSTRp=digits+MAX_DIGITS_SIZE;5051if(*isUnsigned=FALSE&src0)src=-src;52else*isUnsigned=TRUE;53v=(ULONG)src;54do5556*(-p)=(CHAR)(v%10+0);57v/=10;58while(v);59return(INT)(MAX_DIGITS_SIZE-(p-digits);606162staticINTLLongToDigits(LPSTRdigits,LLONGsrc,BOOL*isUnsigned)6364ULLONGv;65LPSTRp=digits+MAX_DIGITS_SIZE;6667if(*isUnsigned=FALSE&srcnegative=0;88if(numSizesrec-typeparam;91if(isUnsigned)92value&=(ULONG)(-1)(TS_PTR-numSizesrec-type)param,&isUnsigned);97if(!isUnsigned)rec-negative=-1;98rec-param+=TypeSize(numSizesrec-type);99rec-decimals=0;100returnFormatDigitsA(buffer,rec,&digitsMAX_DIGITS_SIZE-len,len);101 在C的基本数据中，整型数的表达范围是最“与时俱进”的。16位编译器时，int是2字节，long为4字节；而32编译器下，int和long都变成了4字节，另外多了个8字节的_int64类型；64位编译器下，int仍然是4字节，long成了8字节，是否会有个16字节的_int128？我没用过64位编译器，不知道。代码中定义了一个LLONG类型，并写了2个整型数转换字符串函数，凡是小于或等于指针长度范围的整型数，使用IntToDigits函数，否则使用LLongToDigits函数。从表面看，这2个函数除数据类型不同外，语句是一样的，但编译后，前者的速度要快。如果是写商用的函数，建议还是使用插入汇编进行转换，因为汇编只作一个除法，就可的到商和余数，而高级语言需作2个除法。 有些C语言格式化输出函数在整型数转换时，是忽略hh（或者H）精度的，也就是说整型数转换的最小精度为sizeof(SHORT)，而sprintfA的整型数的最小精度为sizeof(CHAR)。比如%hhu, -123，前者输出是65413，而后者却是133。如果把代码中numSizes数组的第一个元素改为sizeof(SHORT)，sprintfA也会忽略hh（或者H）精度。 五、整型数格式化为十六进制和八进制数字串。1staticCHARhexDigitsU=0123456789ABCDEF;2staticCHARhexDigitsL=0123456789abcdef;34/整型数转换为十六进制串。参数：十六进制串，整型数，字节长度，转换精度，是否大写5staticINTNumberToHexA(LPSTRhex,LPCVOIDlpNumber,INTbytes,INTprecision,BOOLupper)67LPSTRph=hex;8LPBYTEpn=(LPBYTE)lpNumber;9LPSTRhexDigits;10INTlen;1112for(bytes-;bytes0&pnbytes=0;bytes-);13pn+=bytes;14bytes+;15len=bytes*2;16if(*pn&0xf0)=0)len-;17if(hex=NULL)18returnprecisionlen?precision:len;19for(precision-=len;precision0;*ph+=0,precision-);20hexDigits=upper?hexDigitsU:hexDigitsL;21if(*pn&0xf0)=0)2223*ph+=hexDigits*pn-&0x0f;24bytes-;2526for(;bytes0;bytes-,pn-)2728*ph+=he