困惑多年，為什么 printf 可以重定向？

很多人在用 printf 函數(shù)進(jìn)行串口打印的時候，都會被告知需要重定向 fputc 函數(shù)（別的平臺可能不是這個函數(shù)），讓字符串?dāng)?shù)據(jù)輸出到指定串口，按照網(wǎng)上的教程也能很快解決。但是卻沒人告訴你為什么可以被重定向，為什么明明使用的是 printf 函數(shù)，重定向的卻是 fputc 函數(shù)？

使用 51 的時候，我們也可以使用 printf 函數(shù)，但是我們并沒有進(jìn)行重定向，也能使用，這又是為什么？

對于經(jīng)驗豐富的人來說，這些問題心里應(yīng)該都有答案，但考慮到有一些道友可能并不了解，所以今天就稍微水那么一篇吧。

這些問題從大一到大三，一直困惑著魚鷹，直到魚鷹在代碼中看到這么個東西：

__attribute__((weak))  //  注意兩個括號

魚鷹一看，沒見過啊，不懂啊，所以魚鷹趕緊去網(wǎng)上查了一下，不查不要緊，一查嚇一跳，發(fā)現(xiàn) __attribute__ 這個東東了不得啊，很多C語言屬性都能修改，功能實在是太強大了，強大到魚鷹自認(rèn)為掌握得不錯的C語言都還只是基礎(chǔ)，也就只配在小白面前嘚瑟一下。

言歸正傳，為了突出重點，今天只講 weak 屬性，以防分心。

我們都知道，函數(shù)名不可以重名，當(dāng)然不同文件內(nèi)聲明的 static 函數(shù)倒是可以解除該限制（可查看《C語言之static》）。

但是如果沒有使用 static ，那么編譯器就會給你報錯，告訴你函數(shù)名重復(fù)咯。

編譯器一共告訴你兩個信息：

1、重復(fù)的函數(shù)名是 func_name

2、重復(fù)的地方在 board.c 和 main.c 文件里面（后面 .o 表示目標(biāo)文件，由對應(yīng)的 .c 文件生成）

編譯器一發(fā)出這樣的信息，程序員很快就能找到問題并解決，所以看懂編譯信息很重要（如果有些編譯信息不常見，復(fù)制這條信息到網(wǎng)上一搜，一大堆文章就冒出來了）。

根據(jù)錯誤信息，只要修改一處變量名，即可消除該錯誤。

那么這個和printf重定向有什么關(guān)系？

我們知道，printf 最終會調(diào)用 fputc 進(jìn)行字符串輸出，但是這些函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)庫提供的，而標(biāo)準(zhǔn)庫沒有提供源碼給你，當(dāng)你需要用的時候添加 <stdio.h> 即可。

但是很多時候，fputc 輸出的位置可能需要改變，比如輸出到 LCD、串口1、串口2，我們總不可能去修改標(biāo)準(zhǔn)庫的源碼吧，但也沒有源碼提供啊，怎么才能在不修改源碼的情況下滿足這個需求呢？

方法是有的，比如你可以通過某個函數(shù)向printf中注冊一個回調(diào)函數(shù)，讓printf調(diào)用這個回調(diào)函數(shù)進(jìn)行字符串輸出即可，但是標(biāo)準(zhǔn)庫并沒有提供這個東西，因為它用了更好的方式解決這個問題。

那就是本文的主角，符號屬性弱化，weak。

假設(shè)我們拿到了標(biāo)準(zhǔn)庫的源碼，能清楚的看到實現(xiàn)原理，那么我們應(yīng)該能看到一個fputc的函數(shù)。然后你通過分析原理，發(fā)現(xiàn)它的輸出位置不是自己想要的，那么你會怎么做？

既然有源碼，好辦，直接修改fputc的實現(xiàn)即可，簡單。

但現(xiàn)在沒有源碼，怎么辦？但你發(fā)現(xiàn)你在自己的源文件里面直接實現(xiàn)fputc函數(shù)好像也沒事，為什么？就是因為標(biāo)準(zhǔn)庫將fputc函數(shù)的屬性進(jìn)行了弱化，即：

這樣做有什么好處？

1、別人可以不需要給你源碼

2、即使沒有源碼，也能間接的達(dá)到修改源碼的目的

3、即使有源碼，通過該屬性設(shè)置，也不需要刪除別人的代碼去重新實現(xiàn)，可以保留原來的代碼。

4、不需要使用回調(diào)函數(shù)的方式進(jìn)行注冊，可以直接重新實現(xiàn)該函數(shù)，非常簡單

5、存在一個默認(rèn)函數(shù)實現(xiàn)，如果說你不想重新實現(xiàn)函數(shù)，那么編譯器就會使用該函數(shù)進(jìn)行編譯、鏈接，而不會在編譯時出現(xiàn)錯誤或警告（這就是為什么即使你沒有重新寫一個fputc，編譯也不會報錯的原因）

當(dāng)然，第五點，既是好處也是壞處，因為編譯器沒有提示，你就不知道你到底有沒有重新實現(xiàn)函數(shù)了。

其實要查看編譯器鏈接的到底是哪一個函數(shù)很簡單，打開map文件（關(guān)注了這么久，怎么打開的就不多說了），搜索對應(yīng)的函數(shù)名即可：

你會發(fā)現(xiàn)，雖然 main.c 文件中雖然也有一個 func_name 函數(shù)，但實際上，編譯器鏈接的是 board.c 文件的，原因就是因為 main.c 文件的 func_name 函數(shù)屬性被弱化了。

這樣一來，即使函數(shù) func_name 在 main() 函數(shù)中被調(diào)用，但它沒有使用本文件的func_name，而是調(diào)用了 board.c 文件中的函數(shù)。

但你將 board.c 文件中的函數(shù)刪掉后，編譯后并不會出現(xiàn)錯誤，并且會發(fā)現(xiàn) main() 調(diào)用的函數(shù)變成了 main.c 文件中的函數(shù)。

就是這么奇妙！

事實上，這個屬性弱化不僅僅在 printf 函數(shù)中體現(xiàn)了，在中斷處理函數(shù)中也做了這樣的處理，只不過這是匯編方式：

這就是為什么你可以在任何文件內(nèi)寫中斷處理函數(shù)，而即使你沒有寫中斷處理函數(shù)，編譯器也不會報錯的原因！

當(dāng)然了，這種屬性設(shè)置雖然可以保證不同文件的函數(shù)名可以相同（同一個文件的函數(shù)名還是不可以相同），但是最終只有一個函數(shù)會被編譯器所鏈接！

哦，對了，如果你要實現(xiàn)多個不同的串口打印輸出，不如使用 vsprintf（建議 vsnprintf），好處就是這個函數(shù)的輸出位置不是fputc，而是你給定的緩存空間，這樣你就可以實現(xiàn)自己的printf函數(shù)了。

來源：公眾號【魚鷹談單片機】

作者：魚鷹Osprey

ID   ：emOsprey