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我正在研究速度至关重要且内存非常短的嵌入式 DSP。

目前,sprintf 在我的代码中使用了所有函数中最多的资源。我只用它来格式化一些简单的文本:%d, %e, %f, %s,没有精确或奇异的操作。

如何实现更适合我使用的基本 sprintf 或 printf 函数?

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4 回答 4

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这个假设存在itoa将 int 转换为字符表示形式的 an,以及将fputs字符串写出到任何你想要它去的地方。

浮点输出至少在一个方面是不合格的:它没有尝试按照标准要求正确舍入,所以如果你有(例如)一个1.234在内部存储为的值1.2399999774,它将被打印出来1.2399而不是1.2340. 这节省了相当多的工作,并且对于大多数典型目的来说仍然足够。

除了您询问的转换之外,这还支持%c,但是如果您想摆脱它们,删除它们非常简单(这样做显然会节省一点内存)。%x

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>

static void ftoa_fixed(char *buffer, double value);
static void ftoa_sci(char *buffer, double value);

int my_vfprintf(FILE *file, char const *fmt, va_list arg) {

    int int_temp;
    char char_temp;
    char *string_temp;
    double double_temp;

    char ch;
    int length = 0;

    char buffer[512];

    while ( ch = *fmt++) {
        if ( '%' == ch ) {
            switch (ch = *fmt++) {
                /* %% - print out a single %    */
                case '%':
                    fputc('%', file);
                    length++;
                    break;

                /* %c: print out a character    */
                case 'c':
                    char_temp = va_arg(arg, int);
                    fputc(char_temp, file);
                    length++;
                    break;

                /* %s: print out a string       */
                case 's':
                    string_temp = va_arg(arg, char *);
                    fputs(string_temp, file);
                    length += strlen(string_temp);
                    break;

                /* %d: print out an int         */
                case 'd':
                    int_temp = va_arg(arg, int);
                    itoa(int_temp, buffer, 10);
                    fputs(buffer, file);
                    length += strlen(buffer);
                    break;

                /* %x: print out an int in hex  */
                case 'x':
                    int_temp = va_arg(arg, int);
                    itoa(int_temp, buffer, 16);
                    fputs(buffer, file);
                    length += strlen(buffer);
                    break;

                case 'f':
                    double_temp = va_arg(arg, double);
                    ftoa_fixed(buffer, double_temp);
                    fputs(buffer, file);
                    length += strlen(buffer);
                    break;

                case 'e':
                    double_temp = va_arg(arg, double);
                    ftoa_sci(buffer, double_temp);
                    fputs(buffer, file);
                    length += strlen(buffer);
                    break;
            }
        }
        else {
            putc(ch, file);
            length++;
        }
    }
    return length;
}

int normalize(double *val) {
    int exponent = 0;
    double value = *val;

    while (value >= 1.0) {
        value /= 10.0;
        ++exponent;
    }

    while (value < 0.1) {
        value *= 10.0;
        --exponent;
    }
    *val = value;
    return exponent;
}

static void ftoa_fixed(char *buffer, double value) {  
    /* carry out a fixed conversion of a double value to a string, with a precision of 5 decimal digits. 
     * Values with absolute values less than 0.000001 are rounded to 0.0
     * Note: this blindly assumes that the buffer will be large enough to hold the largest possible result.
     * The largest value we expect is an IEEE 754 double precision real, with maximum magnitude of approximately
     * e+308. The C standard requires an implementation to allow a single conversion to produce up to 512 
     * characters, so that's what we really expect as the buffer size.     
     */

    int exponent = 0;
    int places = 0;
    static const int width = 4;

    if (value == 0.0) {
        buffer[0] = '0';
        buffer[1] = '\0';
        return;
    }         

    if (value < 0.0) {
        *buffer++ = '-';
        value = -value;
    }

    exponent = normalize(&value);

    while (exponent > 0) {
        int digit = value * 10;
        *buffer++ = digit + '0';
        value = value * 10 - digit;
        ++places;
        --exponent;
    }

    if (places == 0)
        *buffer++ = '0';

    *buffer++ = '.';

    while (exponent < 0 && places < width) {
        *buffer++ = '0';
        --exponent;
        ++places;
    }

    while (places < width) {
        int digit = value * 10.0;
        *buffer++ = digit + '0';
        value = value * 10.0 - digit;
        ++places;
    }
    *buffer = '\0';
}

void ftoa_sci(char *buffer, double value) {
    int exponent = 0;
    int places = 0;
    static const int width = 4;

    if (value == 0.0) {
        buffer[0] = '0';
        buffer[1] = '\0';
        return;
    }

    if (value < 0.0) {
        *buffer++ = '-';
        value = -value;
    }

    exponent = normalize(&value);

    int digit = value * 10.0;
    *buffer++ = digit + '0';
    value = value * 10.0 - digit;
    --exponent;

    *buffer++ = '.';

    for (int i = 0; i < width; i++) {
        int digit = value * 10.0;
        *buffer++ = digit + '0';
        value = value * 10.0 - digit;
    }

    *buffer++ = 'e';
    itoa(exponent, buffer, 10);
}

int my_printf(char const *fmt, ...) {
    va_list arg;
    int length;

    va_start(arg, fmt);
    length = my_vfprintf(stdout, fmt, arg);
    va_end(arg);
    return length;
}

int my_fprintf(FILE *file, char const *fmt, ...) {
    va_list arg;
    int length;

    va_start(arg, fmt);
    length = my_vfprintf(file, fmt, arg);
    va_end(arg);
    return length;
}


#ifdef TEST 

int main() {

    float floats[] = { 0.0, 1.234e-10, 1.234e+10, -1.234e-10, -1.234e-10 };

    my_printf("%s, %d, %x\n", "Some string", 1, 0x1234);

    for (int i = 0; i < sizeof(floats) / sizeof(floats[0]); i++)
        my_printf("%f, %e\n", floats[i], floats[i]);

    return 0;
}

#endif
于 2017-01-23T06:22:25.473 回答
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我编写 nanoprintf 试图在微小的二进制大小和良好的特征覆盖之间找到平衡。截至今天,“基本”配置小于 1000 字节的二进制代码,“最大”配置(包括浮点解析)约为 2600 字节。100% C99 代码,无外部依赖,一个头文件。

https://github.com/charlesnicholson/nanoprintf

我还没有见过比这更小的 vsnprintf 实现,它具有类似的功能集。我还在公共领域发布了该软件,因此它完全不受阻碍。

这是一个使用 vsnprintf 功能的示例:

your_project_nanoprintf.c

#define NANOPRINTF_USE_FIELD_WIDTH_FORMAT_SPECIFIERS 1
#define NANOPRINTF_USE_PRECISION_FORMAT_SPECIFIERS 1
#define NANOPRINTF_USE_LARGE_FORMAT_SPECIFIERS 1
#define NANOPRINTF_USE_FLOAT_FORMAT_SPECIFIERS 1
#define NANOPRINTF_USE_WRITEBACK_FORMAT_SPECIFIERS 0

// Compile nanoprintf in this translation unit.
#define NANOPRINTF_IMPLEMENTATION
#include "nanoprintf.h"

your_log.h

void your_log(char const *s);
void your_log_v(char const *fmt, ...);

your_log.c

#include "your_log.h"
#include "nanoprintf.h"

#include <stdarg.h>

void your_log_v(char const *s) {
  // Do whatever you want with the fully formatted string s.
}

void your_log(char const *fmt, ...) {
    char buf[128];

    va_arg args;
    va_start(args, fmt);
    npf_vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args); // Use nanoprintf for formatting.
    va_end(args);

    your_log_write(buf);
}

Nanoprintf 还提供了一个类似 snprintf 和一个自定义版本,该版本采用用户提供的 putc 回调来处理诸如 UART 写入之类的事情。

于 2021-11-20T20:06:33.990 回答
1

tl;dr:考虑一个更小但更完整的sprintf()实现

https://github.com/eyalroz/printf

sprintf()您可能正在使用的标准库的实现可能会占用大量资源。但是您可以利用独立的sprintf()实现,您可以获得更完整的功能,而无需支付如此多的内存使用。

现在,如果您告诉我们您只需要一些基本功能,您为什么要选择它?因为(s)printf()使用的本质是我们在进行过程中倾向于使用它的更多方面。您注意到您想要打印更大的数字,或远十进制数字的差异;你想打印一堆值,然后决定你想让它们对齐。或者其他人想使用您添加的打印功能来打印您没有想到的东西。因此,您不必切换实现,而是使用一个实现,其中编译时选项配置哪些功能被编译,哪些功能被忽略。

于 2021-08-06T17:33:18.727 回答
1

我在这里添加了我自己的实现(v)sprintf,但它不提供浮点支持(这就是我在这里的原因......)。

但是,它实现了说明符c, s, d,ux非标准说明符band m(binary and memory hexdump); 还有标志0, 1-9, *, +.

#include <stdarg.h>
#include <stdint.h>

#define min(a,b) __extension__\
    ({ __typeof__ (a) _a = (a); \
       __typeof__ (b) _b = (b); \
       _a < _b ? _a : _b; })

enum flag_itoa {
    FILL_ZERO = 1,
    PUT_PLUS = 2,
    PUT_MINUS = 4,
    BASE_2 = 8,
    BASE_10 = 16,
};

static char * sitoa(char * buf, unsigned int num, int width, enum flag_itoa flags)
{
    unsigned int base;
    if (flags & BASE_2)
        base = 2;
    else if (flags & BASE_10)
        base = 10;
    else
        base = 16;

    char tmp[32];
    char *p = tmp;
    do {
        int rem = num % base;
        *p++ = (rem <= 9) ? (rem + '0') : (rem + 'a' - 0xA);
    } while ((num /= base));
    width -= p - tmp;
    char fill = (flags & FILL_ZERO)? '0' : ' ';
    while (0 <= --width) {
        *(buf++) = fill;
    }
    if (flags & PUT_MINUS)
        *(buf++) = '-';
    else if (flags & PUT_PLUS)
        *(buf++) = '+';
    do
        *(buf++) = *(--p);
    while (tmp < p);
    return buf;
}

int my_vsprintf(char * buf, const char * fmt, va_list va)
{
    char c;
    const char *save = buf;

    while ((c  = *fmt++)) {
        int width = 0;
        enum flag_itoa flags = 0;
        if (c != '%') {
            *(buf++) = c;
            continue;
        }
    redo_spec:
        c  = *fmt++;
        switch (c) {
        case '%':
            *(buf++) = c;
            break;
        case 'c':;
            *(buf++) = va_arg(va, int);
            break;
        case 'd':;
            int num = va_arg(va, int);
            if (num < 0) {
                num = -num;
                flags |= PUT_MINUS;
            }
            buf = sitoa(buf, num, width, flags | BASE_10);
            break;
        case 'u':
            buf = sitoa(buf, va_arg(va, unsigned int), width, flags | BASE_10);
            break;
        case 'x':
            buf = sitoa(buf, va_arg(va, unsigned int), width, flags);
            break;
        case 'b':
            buf = sitoa(buf, va_arg(va, unsigned int), width, flags | BASE_2);
            break;
        case 's':;
            const char *p  = va_arg(va, const char *);
            if (p) {
                while (*p)
                    *(buf++) = *(p++);
            }
            break;
        case 'm':;
            const uint8_t *m  = va_arg(va, const uint8_t *);
            width = min(width, 64); // buffer limited to 256!
            if (m)
                for (;;) {
                    buf = sitoa(buf, *(m++), 2, FILL_ZERO);
                    if (--width <= 0)
                        break;
                    *(buf++) = ':';
                }
            break;
        case '0':
            if (!width)
                flags |= FILL_ZERO;
            // fall through
        case '1'...'9':
            width = width * 10 + c - '0';
            goto redo_spec;
        case '*':
            width = va_arg(va, unsigned int);
            goto redo_spec;
        case '+':
            flags |= PUT_PLUS;
            goto redo_spec;
        case '\0':
        default:
            *(buf++) = '?';
        }
        width = 0;
    }
    *buf = '\0';
    return buf - save;
}

int my_sprintf(char * buf, const char * fmt, ...)
{
    va_list va;
    va_start(va,fmt);
    int ret = my_vsprintf(buf, fmt, va);
    va_end(va);
    return ret;
}

#if TEST
int main(int argc, char *argv[])
{
    char b[256], *p = b;
    my_sprintf(b, "%x %d %b\n", 123, 123, 123);
    while (*p)
        putchar(*p++);
}
#endif
于 2020-12-09T18:42:17.743 回答