[42 Seoul] ft_printf

프로젝트 목표: 실제 printf의 모방 함수인 ft_printf가 포함된 라이브러리 libftprintf.a 생성
프로젝트 요구 사항: Makefile을 사용하되 최소한 all, clean, fclean, re 규칙을 포함해야 한다.

 

선행 지식

 

1. 가변 인수 함수

[스카웃 C언어 강좌] 31-1 가변 인수 함수란?

가변 인자 함수 만들기

printf 함수는 매개 변수의 개수가 정해지지 않은 함수이다. 이렇게 매번 함수에 들어가는 인수의 개수가 변하는 것을 가변 인자라고 한다. 함수에서 가변 인자를 정의할 때는 고정 매개 변수가 한 개 이상 있어야 하며 고정 매개 변수 뒤에 ...을 붙여 매개 변수의 개수가 정해지지 않았는 표시를 해준다. 단, ... 뒤에는 다른 매개 변수를 지정할 수 없다. 

반환값자료형 함수 이름(자료형 고정매개변수, ...)
{
}

고정 매개 변수가 아닌 ...로 받은 가변 인자들을 처리하려면 stdarg.h에 정의된 가변 인자 처리 매크로를 사용해야 한다.

stdarg.h에 정의된 가변 인자 처리 매크로는 다음과 같다.

 

va_list

자료형이다. 가변 인자 목록을 의미하고 가변 인자의 메모리 주소를 저장하는 포인터이다.

함수로 전달되는 인수들은 스택 영역에 저장되며 함수는 스택 영역에서 인수를 꺼내 쓴다. 스택에 있는 인수를 읽을 때 포인터 연산을 해야 하는데 현재 읽고 있는 번지를 기억하기 위해 va_list형의 포인터 변수 하나가 필요하다. 변수 이름은 ap로 되어있는데 ap는 어디까지나 지역 변수일뿐이므로 이름은 마음대로 정할 수 있되 관습적으로 가변 인수를 다루는 매크로에서는 ap라는 이름을 사용한다. va_list 타입은 char * 형으로 정의되어 있다. 가변 인수를 읽기 위한 포인터 변수를 선언했다고 생각하면 된다.

va_start

void  va_start(va_list ap, last)

ap: va_list로 만든 포인터가 담긴다.

last:  가변 인자 목록의 첫 번째 인자 바로 앞에 오는 필수 매개 변수의 이름, 즉 마지막 고정된 필수 인자가 담긴다.

 

va_list로 선언한 포인터 ap를 초기화하기 위한 매크로 함수이다. 두 번째 인수로 마지막 고정 인수를 인수로 취하는 이유는, 마지막 고정 인수 다음의 주소가 첫 번째 가변 인수가 자리 잡고 있으므로 마지막 고정 인수의 주소 값을 알면 첫 번째 가변인수의 주소값도 알 수 있다. 첫 번째 가변 인수의 주소값을 포인터 ap에게 대입한다.

 

va_arg

type  va_arg(va_list ap, type)

ap: va_list로 만든 포인터가 담긴다.

type: int나 long, double과 같은 타입 이름이 담긴다.

 

ap로 지정된 위치에서 지정된 type 값을 검색하고 리스트에서 다음 인수를 가리키도록 ap를 증가시켜 다음 인수가 시작되는 위치를 결정한다. 즉, 특정 가변 인자를 가리키고 있는 va_list의 포인터를 다음 가변 인자로 이동시켜 주는 매크로 함수이다.

type을 설정할 때, char, short의 경우에는 int로 대신 쓰고, float의 경우에는 double로 대신 쓴 이후 형 변환을 해주어야 한다.

ex) char ch = (char) va_arg(ap, int);

 

va_end

void  va_end(va_list ap)

모든 인수가 검색된 후 va_end는 포인터를 NULL로 다시 설정한다. 즉, 포인터 ap의 내용을 깔끔하게 정리해주는 매크로 함수인 것이다.

 

 

2. printf 형식 문자열(format)

"형식태그와 서식지정자" printf 함수의 옵션 알아보기

printf의 프로토타입은 다음과 같다.

int  printf(const char * format, ...)

printf의 고정 인수 format은 흔히 우리가 출력하고자 하는 문자열이고, 이 문자열 안에는 % 문자로 시작하는 서식지정자가 존재한다. 이 서식지정자에 다양한 플래그, 폭, 정밀도, 길이들의 옵션을 조합해서 사용할 수 있다. 서식지정자에 옵션을 추가하려면 정해진 형식 태그의 형태를 지켜야 한다. printf의 형식 태그는 아래와 같다.

%[flag][width][.precision][길이]서식지정자

형식 태그는 출력할 값, 즉 가변 인자에 대해 각각 적용되기 때문에 가변 인자의 개수가 형식 태그의 개수와 같거나 커야만 한다. 최소한의 형식 태그는 % 와 서식지정자로 구성된다. []로 둘러싸인 부분은 옵션이므로 생략할 수 있다.

 

ft_printf 프로젝트는 옵션 중에 -, 0, .숫자, *, 숫자를 구현해야 하므로 이 옵션들만 정리하려 한다. 

옵션	설명
-	필드에서 값을 왼쪽으로 정렬한다. 기본적으로 오른쪽으로 정렬한다.
0	오른쪽 정렬일 때만 공백을 0으로 채운다.
.숫자	실수일 때 소수점 이하의 자릿 수를 결정한다. 일부 specifier에서만 사용 가능하고 그 외의 값에서는 무시한다. (실수형, 문자열, 정수형에서 사용 가능)
숫자	지정한 숫자만큼 폭 크기를 설정한다.
*	폭이나 정밀도를 형식 문자열에 지정해서 받지 않지만, 그 대신에 형식 문자열 뒤에 오는 인자들에 넣어서 받는다. 이 때, 이는 정수 값이여야 하며 폭이나 정밀도를 지정하는 변수 뒤에 출력할 데이터가 위치하면 된다. 예시 참고

옵션 사용 예시

#include <stdio.h>
int main()
{
      int num = 1;
      printf("[%*dHi]\n", -3, num);
      printf("[%6.*dHi]\n", 3, num);
      printf("[%03d]", num);
}


>>>  [1  Hi]
         [ 001Hi]
         [001]

 

이번 프로젝트에서 구현해야 할 서식지정자는 다음과 같다.

type	출력 형태	예시
c	문자	a
d or i	부호 있는 10진법으로 나타난 정수	392
s	문자열	sample
p	포인터 주소	0x7ffeeb7c6afc
u	부호없는 10진법으로 나타낸 정수 (unsigned int)	7235
x	부호없는 16 진법으로 나타낸 정수 (소문자 사용)	7fa
X	부호없는 16 진법으로 나타낸 정수 (대문자 사용)	7FA

 

printf는 출력에 성공하면 출력된 전체 문자의 개수를 반환한다. 출력에 실패하면 음수가 반환된다.

 

※  이번 프로젝트에서는 서식지정자 뿐만 아니라 %를 출력하기 위한 %% 형식도 구현해야 한다. 이 형식 또한 형식 태그 규칙이 존재한다.

 

Ft_printf  구현

 

1.  형식 태그 규칙

 

형식 태그 공통 규칙

 

1.  - 플래그가 있는데  폭이 음수일 경우, 즉  - 플래그가 여러 개 있는 경우

 ex) ft_printf("%--3d", 1);

=>  - 플래그가 하나 있는 것처럼 행동한다.

 

2. 정밀도에 음수가 들어올 경우

ex) ft_printf("%10.-3d", 1);

=> 정밀도가 무시당한다.

 

3. 0 플래그와 - 플래그는 같이 쓰일 수 없고, 폭이나 정밀도의 *와 숫자는 같이 쓰일 수 없다.

 

서식지정자 c의 형식 태그 규칙

 

1. 0 플래그와 정밀도는 warning이 뜬다. . 은 warning은 안 뜨지만 정밀도 값이 주어지지 않으니 정밀도에 대한 동작을 하지 않는다.

 

2. - 플래그와 폭만 정상적으로 동작한다.

 

 

서식지정자 d와 i의 형식 태그 규칙

 

1. 0 플래그일 때는 우측 정렬일 때만 남은 폭에 0을 채운다.

 

2. 정밀도는 0 플래그와 비슷한 동작을 한다. 정밀도가 출력할 값의 자릿수보다 크다면 남은 자릿수를 0으로 채운다. 0 플래그와 같이 쓰이면 0 플래그가 무시당한다. 

 

3. 만약 정밀도가 음수라면 정밀도가 무시당하기 때문에 0 플래그와 같이 쓰인다면 0 플래그는 정상 동작한다.

 

4. 출력할 값이 0이고 정밀도도 0이라면 아무것도 출력되지 않아야 한다. 이때, 폭이 존재하면 공백 문자가 폭만큼 출력된다.

 

5. 음수일 경우 부호 - 도 폭에 포함되고 정밀도에서의 0 출력은 부호 - 뒤에서 동작한다.

 

 

서식지정자 s의 형식 태그 규칙

 

1. 0 플래그 warning

 

2. 정밀도가 0이거나 . 만 온다면 아무것도 출력하지 않는다. 이때, 폭이 존재하면 공백 문자가 폭만큼 출력된다.

 

3. 정밀도가 출력할 문자열의 길이보다 길 때는 문자열의 길이만큼 출력되고, 정밀도가 짧다면 정밀도만큼 출력된다.

 

 

서식지정자 u,x, X의 형식 태그 규칙

 

1. 형식 태그 규칙은 d일 때와 비슷하다. 하지만 u, x, X는 모두 부호가 없는 unsigned int 타입의 값을 출력하므로 음수와 관련된 규칙은 생각해 줄 필요가 없다. 

 

서식지정자 p의 형식 태그 규칙

1. 0 플래그 warning

 

2. 정밀도에 0을 포함한 숫자나 * 가 주어진다면 warning이다. . 만 오는 건 정상 동작한다.

 

 

% 의 형식 태그 규칙

 

1. 0 플래그와 - 플래그 모두 정상 동작한다. 이때, 0 플래그와 - 플래그가 유일하게 같이 쓰일 수 있는데 0 플래그가 무시당한다.

 

2. 정밀도가 존재하여도 정밀도가 없는 것처럼 행동한다.

 

 

2. 가변 인자 타입

 

각 서식지정자마다 가변 인자를 받아와서 사용하려면 서식지정자에 알맞은 데이터 타입을 va_arg  매크로 함수의 두 번째 매개 변수에 지정해줘야 한다. 

 

1. 서식지정자 c, d, i

va_arg(ap, int);

 

2. 서식지정자 s

va_arg(ap, char *);

 

3. 서식지정자 u, x, X

va_arg(ap, unsigned int);

 

4. 서식지정자 p

va_arg(ap, void *);