前言

在 PC 上運(yùn)行 C 語(yǔ)言時(shí)，prinf 輸出的內(nèi)容會(huì)打印在電腦顯示器上，這是因?yàn)?prinf 默認(rèn)的輸出設(shè)備就是顯示器。 而當(dāng)我們?cè)?a target="_blank">單片機(jī)上，需要通過(guò) printf 函數(shù)將信息打印到串口，就要對(duì) printf 函數(shù)的輸出進(jìn)行重定向。

printf 輸出重定向的方法

printf 函數(shù)聲明如下：

int printf(const char *format, ...);

printf 函數(shù)根據(jù) format 字符串給出的格式打印輸出到 stdout（標(biāo)準(zhǔn)輸出）中，當(dāng)然，printf 函數(shù)是不會(huì)一個(gè)字符一個(gè)字符去輸出，它會(huì)調(diào)用更底層的 I/O 函數(shù)去逐個(gè)字符打印。

printf 是庫(kù)函數(shù)，不同編譯器對(duì) C庫(kù)的底層實(shí)現(xiàn)機(jī)制是不同的，因此 printf 中調(diào)用了哪個(gè)底層 I/O 函數(shù)來(lái)輸出字符，需要根據(jù)當(dāng)前使用的編譯器來(lái)確定。

我們實(shí)現(xiàn) printf 輸出重定向的方法就是找到當(dāng)前使用的編譯器中，printf 調(diào)用了哪個(gè)底層 I/O 函數(shù)來(lái)輸出字符，再改寫(xiě)該函數(shù)，將字符通過(guò)串口輸出。

如何確定輸出字符的底層 I/O 函數(shù)？

以 Keil 為例，點(diǎn)擊菜單欄 Help ==> μVision Help 選項(xiàng)，打開(kāi)幫助文檔。

如果你是51單片機(jī)項(xiàng)目，那么使用的編譯器是 Keil C51，打開(kāi)的就是 C51 的幫助文檔； 如果你是 ARM 單片機(jī)項(xiàng)目，那么使用的編譯器是 Keil MDK，打開(kāi)的就是 ARM 的幫助文檔。

查找 printf 關(guān)鍵字，可以看到 C51 的 printf 底層是調(diào)用 putchar 函數(shù)實(shí)現(xiàn)字符輸出的：

而 ARM 的 printf 函數(shù)底層是調(diào)用 fputc函數(shù)實(shí)現(xiàn)字符輸出的：

從上述的結(jié)果可知，要想通過(guò) printf 向串口打印調(diào)試信息，C51 單片機(jī)需要改寫(xiě) putchar( ) 函數(shù)，而 ARM 單片機(jī)則需要改寫(xiě) fputc( ) 函數(shù)。

C51 和 ARM 項(xiàng)目中，printf 輸出重定向的方法是不一樣的，這就是有些人把 STM32 的 printf 搬到 C51 中會(huì)出錯(cuò)的原因之一。

C51 重定向 printf 輸出的注意事項(xiàng)

C51 重定向 printf 函數(shù)的輸出到串口，需要改寫(xiě) putchar 函數(shù)，偽代碼如下：

char putchar (char ch)
{
    SBUF0 = ch;
while( !(SCON0 & (1<<1)));
    SCON0 &=~(1<<1);        
return 0;
}

使用 printf 函數(shù)前，需要包含

51單片機(jī)重定向 printf 函數(shù)后，如果直接像 PC機(jī)或者是 32位單片機(jī)那樣使用 %d 占位符打印數(shù)值，輸出的數(shù)值可能是錯(cuò)誤的，例如下面的代碼輸出結(jié)果可能就是不正確：

int i = 10; 
printf("%d", i);

Keil 中擴(kuò)展了 b、h、l 來(lái)設(shè)置字節(jié)寬度：

• b - 8位
• h - 16bit (默認(rèn))
• l - 32位

在 Keil C51中，用 printf 輸出一個(gè)單字節(jié)變量時(shí)，要使用%bd，例如：

unsigned char x = 'A'; 
printf("x: %bd\\n", x);

這些內(nèi)容在 Keil C51 幫助文檔關(guān)于 printf 的章節(jié)中有提到：

擴(kuò)展知識(shí)

不知道有沒(méi)小伙伴發(fā)現(xiàn)，如果項(xiàng)目中沒(méi)有重寫(xiě) putchar 或 fputc 函數(shù)，直接調(diào)用 printf 也不會(huì)報(bào)錯(cuò)，只是 printf 打印的內(nèi)容不知道輸出到哪里罷了。

printf 函數(shù)里面調(diào)用了更加底層的 putchar 或 fputc 函數(shù)而沒(méi)有報(bào)錯(cuò)，說(shuō)明在 C庫(kù)里面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 putchar 或 fputc 函數(shù)，那為什么我們?cè)?C庫(kù)外重新實(shí)現(xiàn) putchar 或 fputc 函數(shù)時(shí)，編譯器沒(méi)有報(bào)重復(fù)定義的錯(cuò)誤呢？

這是因?yàn)樵?C庫(kù)里，putchar 或 fputc 函數(shù)被定義成了弱函數(shù)(weak)，當(dāng)你定義了 putchar 或 fputc 函數(shù)，那么編譯時(shí)就使用你定義的函數(shù)，否則就使用 C庫(kù)中的 putchar 或 fputc 函數(shù)。

關(guān)于 C語(yǔ)言的弱函數(shù)相關(guān)內(nèi)容，這里不再展開(kāi)來(lái)講，感興趣的小伙伴可自行查閱相關(guān)資料。