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ft_printf

Created

2022/01/13 13:34

Updated

2022/01/13 13:38

Subtitle

Because putnbr and putstr aren’t enough

Version

9

Specification

Function name	ft_printf
Prototype	int ft_printf(const char *, ...);
Turn in files	.c, /.c, *.h, /.h, Makefile
Makefile	all, clean, fclean, re, bonus
External functs.	malloc, free, write, va_start, va_arg, va_copy, va_end
Description	Write a library that contains ft_printf, a function that will mimic the real printf

1. Summary

→ libc의 printf 함수를 재구현 printf 함수는 <stdio.h> 라이브러리에 포함되어 있다.

printf의 f는 formatted의 약자이다. 이것은 formatted된 출력을 표시 하는 데 쓰인다.

printf에 들어가는 format placeholder들은 매우 많다.

%[parameter][flags][width][.precision][length]type

이 중 우리가 구현해야 할 것(Version : 9) : flags, width, type, precision

가변 인자 (variadic arguments)

개수와 타입이 정해져 있지 않고 가변 할 수 있는 인자

함수의 이름이나 원형, 고정 인수의 개수 등은 필요에 따라 자유롭게 작성할 수 있다.

마지막 인수 자리에 "..."만 있으면 가변 인수 함수가 만들어진다.

int a(int x, int y);
int b(int x, int y, ...);
printf("str", ..); => str 1 2
C
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구조

→ va_list ap

Prototype : char *va_list

함수로 전달 되는 인수들은 스택(Stack)에 저장되어 함수는 스택에서 인수를 꺼내어 사용한다.

스택에 인수를 읽을 때 포인터 연산을 해야 하는데 현재 읽고 있는 번지를 기억하기 위해 va_list 형의 포인터 변수 하나가 필요하다.

→ va_start(ap, 마지막 고정 인수)

ap 포인터 변수가 첫 번째 가변 인수를 가리키도록 초기화

첫 번째 가변 인수의 번지를 조사하기 위해 마지막 고정 인수를 전달한다.

va_start 내부에서는 ap가 마지막 고정 인수 다음 번지를 가리키도록 해주어, 이후부터 ap번지를 읽으면 순서대로 가변 인수를 읽을 수 있다.

→ va_arg(ap, 인수 타입)

가변 변수를 실제로 읽는 명령

va_start가 ap를 첫 번째 가변 인수 번지로 맞추어 주기 때문에 ap 위치에 있는 값을 읽기만 하면 된다.

단, ap 번지에 있는 값이 어떤 타입인지를 지정해야 이 매크로가 값을 제대로 읽을 수 있다.

따라서 va_arg의 두 번째 파라미터에 읽고자 하는 값의 타입(type)을 지정한다.

va_arg(ap, int) != va_arg(ap, char)
C
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예를 들어 ap 위치에 있는 정수 값을 읽고자 한다면 va_arg(ap, int)를 호출하고, 실수 값을 읽고자 하면 va_arg(ap, double)을 호출하면 된다.

va_arg의 두 번째 인자는 변수 명이 아닌 type인데 어떻게 함수의 인수가 될 수 있나? → va_arg는 일반 함수가 아닌 매크로 함수이기 때문이다. va_arg의 두 번째 인수는 내부적으로 sizeof 연산자와 캐스트 연산자로 전달되기 때문에 타입 명이 파라미터로 들어올 수 있다.

→ va_end(ap)

 가변 인수를 다 읽은 후 뒷 정리를 하는데 사용된다. 사실 실제로 없어도 전혀 지장이 없다.

va_end가 필요한 이유는 호환성 때문인데, 플랫폼에 따라서는 가변 인수를 읽은 후에 뒷 처리를 해야 하는 경우도 있기 때문이다. 따라서 중요한 역할을 할 수도 있기 때문에 관례적으로 넣어 주는 것이 좋다.

가변 인수들을 합해서 반환하는 예시

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

int	test(int c, ...)
{
	int		arg;
	int		sum;
	int		i;
	va_list	ap;

	sum = 0;
	i = 0;
	va_start(ap, c);
	while (i < 5)
	{
		arg = va_arg(ap, int);
		sum += arg;
		i++;
	}
	va_end(ap);
	return (sum);
}

int	main(void)
{
	printf("result1 => %d\n", test(1, 1,1,1,1,1));
	printf("result2 => %d\n", test(2, 2,2,2,2,2));
	printf("result3 => %d\n", test(3, 3,3,3,3,3));
	printf("result4 => %d\n", test(4, 4,4,4,4,4));
	printf("result5 => %d\n", test(5, 5,5,5,5,5));
	return (0);
}
C
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가변 인수 함수의 조건

→ 가변 인수 함수는 반드시 하나 이상의 고정 인수를 가져야 한다.

포인터 ap(va_list ap)를 초기화 하기 위해 va_start를 사용하여 마지막 고정 인수를 보내주는데,
고정 인수가 존재하지 않다면 가변 인수의 시작 번지가 어디인지 모르기 때문이다.

고정 인수가 존재하지 않는다면 가장 처음에 들어온 인수가 가변 인수의 시작이지 않은가? 1. int test(int a, ...); 2. int test(...);

→ 함수 내부에서 자신에게 전달 된 가변 인수의 개수를 파악할 수 있도록 해야한다.

파라미터로 받아 오는 인수의 개수에는 제한이 없고 컴파일러는 함수가 호출 될 때 인수의 개수를 검사하지 않는다.
따라서 가변 인수가 몇 개나 전달 되었는지 알려주지 않으면 함수 내부에서 인수의 개수를 알 수 있는 방법이 없다. 그러므로 호출 측에서 함수에 가변 인수의 개수에 대한 정보를 제공해야한다.

→ 함수 내부에서 가변 인수 각각의 타입을 알 수 있어야 한다.

va_arg 매크로가 ap번지에서 가변 인수를 읽을 때 얼마만큼 읽어서 어떤 타입으로 해석해야 할지를 알아야 하기 때문

printf를 예를 들어 %d가 제일 처음 나왔으면 첫 번째는 정수, %f가 나오면 실수라는 것을 알게 된다.

가변 인수의 타입을 전달하는 방식도 여러 가지를 생각할 수 있는데, printf와 같이 하나의 고정 인수를 통해 모든 가변 인수의 타입을 판단할 수 있는 힌트를 제공하는 방식이 가장 좋다.

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

int	test(const char *s, ...)
{
	int		sum;
	int		arg;
	va_list	ap;

	sum = 0;
	va_start(ap, s);
	for(;;)
	{
		arg = va_arg(ap, int);
		if (arg == 0)
			break ;
		sum += arg;
	}
	va_end(ap);
	return (sum);
}

int	main(void)
{
	printf("result1 (1 + 2) => %d\n", test("1+2 => %d\n", 1, 2, 0));
	printf("result2 (3 + 4 + 5 + 6) => %d\n", test("3+4+5+6 => %d", 3, 4, 5, 6, 0));
	printf("result3 (10 + 11 + 12 + 13) => %d\n", test("10 ~ 13 => %d", 10, 11, 12, 13, 0));
	return (0);
}
C
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2. Placeholders

1) flags (optional)

Character	Description	Default
- (minus)	지정된 필드 width 내에서 왼쪽 정렬	우측 정렬
+ (plus)	양수면 '+' 부호를, 음수면 '-' 부호를 표시한다.	음수만 부호 표시
' ' (space)	양수인 경우에는 앞에 공백 삽입, 음수인 경우에는 '-' 부호 표시 만약 '+' flag가 존재한다면 공백 flag는 무시된다.	양수 부호 없음
0 (zero)	'width' 옵션이 지정된 경우 숫자 형식 앞에 0이 붙는다. 만약 '-' flag가 존재한다면 '0' flag 는 무시된다.
# (hash)	type의 o,x,X와 사용 될 경우 0이 아닌 값에 대해 0, 0x ,0X가 같이 표시된다. type의 e, E, f, F, g, G 와 함께 사용할 경우, 숫자 뒤에 오는 것이 없어도 소수점을 포함하도록 강제.

2) width (optional)

Character	Description
(number)	출력 될 최소 문자 수. 출력할 값이 이 값보다 짧으면 결과는 공백으로 채워진다. 반대로 결과가 더 크더라도 값이 잘리지 않는다.
*	너비 값을 인자로 받아서 사용한다. 인자로 받은 값보다 더 긴 값이 들어오면 원래 길이만큼 출력한다.

printf("%5d", 42);
// '*'을 사용하여 너비 값을 인자로 받은 모습
printf("%*d", 5, 42);
C
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→ width ≥ 문자열의 길이

width 값 만큼 공간을 만든 뒤 우측 정렬 하여 문자열을 표시한다

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("%*d", 6, 1234);
	return (0);
}
C
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→ width < 문자열의 길이

width의 값을 무시하고 문자열의 길이만큼 출력한다

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("%*d", 6, 1234567);
	return (0);
}
C
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3) .precision (optional)

출력하는 값의 정확도 표기를 위한 필드로, width 필드 다음으로 나타나는 필드이기 때문에 필드 간 구분을 위해 .은 필수적으로 사용된다. 단독으로 .이 이용 되기도 하며 .과 숫자(number)를 조합하여 사용하기도 한다.

각각의 경우에는 type 필드의 옵션(종류)에 따라 출력 값이 바뀐다.

이 옵션은 width, length, type에 따라 영향을 받기 때문에 유의해서 처리해야 한다.

→ Usability

Declaration	Character	Description
.	[type]	단독으로 .만 사용된 경우
	c, p	정확도를 무시하고 type 옵션에 따른 값을 출력
	d, i, o, u, x, X	flags 필드에 0이 주어지면, 옵션 0을 무시하고 처리
	f, e, E, g, G, a, A	소수점 아래 출력하지 않음. 마지막 숫자는 반올림하여 처리
	s	문자열을 출력하지 않음
	*s	출력할 최대 길이를 인자로 넘겨 받아, 해당 길이 만큼만 문자열 출력
.n	[type]	$n$ 은 숫자를 의미하며, 양수만 사용할 수 있다. 음수를 사용하면 width의 옵션 값을 무시하고, .precision의 값으로 들어온 음수 $n$ 만큼을 width의 옵션 값으로 인식한다. width에서의 음수 처리 방식을 따르므로 좌측 정렬을 수행한다.
	c	정확도를 무시하고 type 옵션에 따른 값을 출력
	d, i, o, u, x, X	출력할 최대 자릿수를 지정. 자릿수에서 출력할 값의 길이를 뺀 남은 공간은 기본적으로 0으로 출력. 출력 하고자 하는 정수 값이 0이고, $n$ 또한 0이라면 출력 값이 없음.
	f, e, E, g, G, a, A	출력할 소수점 자릿수 지정. 출력할 자리 직후의 숫자를 반올림하여 자릿수 내에 출력할 수 있도록 한다. 실수 값으로 0.0이 들어왔는데 n이 0이라면 0을 출력한다.
	s	문자열에서 출력할 최대 길이를 지정. 설정한 길이가 문자열보다 크다면 원래 길이의 문자열을 출력 if (n > strlen(s)) ⇒ print(s)
	p	0x를 제외하고 총 길이를 주어진 $n$ 에 맞추어 출력한다.

[1] 단독으로 .만 사용된 경우

c, p

d, i, o, u, x, X

s

[2] .에 숫자를 명시하여 type을 따른 예시

c, p

d, i, o, u, x, X

s

각 서식 지정자 별 플래그의 작용

type \ flag	'-'	'+'	'(space)'	'#'	'0'	precision(정밀도)
d	width 필드 내에서 좌측 정렬 [ '0' ] → ignored Error	양수(0 포함)인 경우 앞에 '+' 부호 삽입 [ ' ' ] → ignored Error	양수(0 포함)인 경우 앞에 ' '붙인다. [ '+' ] → ignored Error	Undefined	필드에서 빈 칸을 '0' 문자로 채운다. [ '-', 정밀도 ] → ignored Error	출력될 자릿수를 지정
i	위와 같음	위와 같음	위와 같음	Undefined	위와 같음	위와 같음
u	위와 같음	Undefined	Undefined	Undefined	위와 같음	위와 같음
x	위와 같음	Undefined	Undefined	숫자 앞에 '0x' 붙여준다. [ 정밀도 ] → 자릿수 카운트 안함	위와 같음 #과 같이 쓰이는 경우는 0x와 숫자 사이에 '0'이 들어간다.	위와 같음
X	위와 같음	Undefined	Undefined	숫자 앞에 '0X' 붙여 준다. [ 정밀도 ] → 자릿수 카운트 안함	위와 같음 위와 같음 #과 같이 쓰이는 경우는 0X와 숫자 사이에 '0'이 들어간다.	위와 같음
s	위와 같음	Undefined	Undefined	Undefined	Undefined	최대 출력 문자 개수
c	위와 같음	Undefined	Undefined	Undefined	Undefined	Undefined
p	위와 같음	Undefined	Undefined	Undefined	Undefined	Undefined
%(percentage)	위와 같음

Consider

1) ' % '

%와 % 사이에 어느 플래그가 있어도 다 무시한다.

예시 (스압)

2) .precision vs width

음수가 들어갔을 경우의 출력값

예시

Ignored Combination

1) ' -0 ' or ' 0- '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test 'd' =================\n");
	printf("%-0d\n", 10);
	printf("%+d\n", 10);
	return (0);
}
C
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2) ' (space)+ ' or ' +(space) '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test 'd' =================\n");
	printf("% +d\n", 10);
	printf("% d\n", 10);
	return (0);
}
C
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Undefined Combination

1) ' +u ', ' +x ', ' +X ', ' +c ' , ' +p ', ' +s '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test 'u' =================\n");
	printf("%+u\n", 10);
	printf("%u\n", 10);
	return (0);
}
C
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2) ' (space)u ', ' (space)x ', ' (space)X ', ' (space)c ' , ' (space)p ', ' (space)s '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test 'space' =================\n");
	printf("% u\n", 10);
	printf("%u\n", 10);
	return (0);
}
C
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3) ' 0(number)c ', ' 0(number)p ', ' 0(number)s '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test '0' =================\n");
	printf("%05s\n", "A"); // c, p, s
	printf("%s\n", "A"); // c, p, s
	return (0);
}
C
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4) ' .(number)p ', ' .(number)c '

#include <stdio.h>

int	main(void)
{
	printf("================= Test 'precision' =================\n");
	printf("%.5p", "ABCDEFG");
	return (0);
}
C
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Author	Created	Updated
mcha(Min-jae Cha)	2022. 01. 13	2022. 01. 13