fprintf 的成本

Question

我正在用 C++ 为一个平台开发一个嵌入式应用程序，该平台的代码/数据 RAM 有限，但文件系统使用的 RAM 却不受限制。

在寻求减少代码大小时，我意识到排除 fprintf() 行对生成代码的大小有很大影响。

我的问题是： 1.为什么fprintf的成本这么高？ 2. 如果我排除 fprintf 功能，那么生成描述应用程序运行过程中发生的情况的日志文件的替代方法是什么？

Answer 1

在嵌入式系统中，printf 有时可以拖入对 %f 等格式字符串的所有浮点支持。

更智能的环境将使 printf 的浮点选项成为可选的东西。

但即使对于整数，printf 中也有很多通用代码，您可能会发现根据您的特定需求编写自己的例程会更加紧凑，例如

outInt (char *buff, int intVal);
outChr (char *buff, char chVal);
outStr (char *buff, char *strVal);

：依此类推，用于写入缓冲区，然后 outBuff (char *buff) 用于将其发送到文件或标准输出。

---

例如，如果您控制正在使用的数据（无字符串溢出、16 位二进制补码整数等），则可以使用以下函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void outChr (char *buff, char chVal) {
    *buff++ = chVal;
    *buff = '\0';
}

void outStr (char *buff, char *strVal) {
    strcpy (buff, strVal);
}

：

void outInt (char *buff, int intVal) {
    int divisor = 10000, printing = 0;

    // Special cases.

    if (intVal == -32768) { outStr (buff, "-32768"); return; }
    if (intVal ==      0) { outChr (buff,      '0'); return; }

    // Handle negatives.

    if (intVal < 0) { outChr (buff++, '-'); intVal = -intVal; }

    // Handle non-zero positives <= 32767.

    while (divisor > 0) {
        if ((intVal >= divisor) || printing) {
            outChr (buff++, "0123456789"[intVal/divisor]);
            printing = 1;
        }
        intVal = intVal % divisor;
        divisor /= 10;
    }
}

 

int main (int argc, char *argv[]) {
    char buff[1000];
    int i;
    for (i = 1; i < argc; i++) {
        outInt (buff, atoi (argv[i]));
        printf ("[%s] -> [%s]\n", argv[i], buff);
    }
    return 0;
}

运行此命令：

pax$ tstprg 32767 10000 9999 10 9 1 0 -1 -9 -10 -99 -10000 -32767 -32768

输出：

[32767] -> [32767]
[10000] -> [10000]
[9999] -> [9999]
[10] -> [10]
[9] -> [9]
[1] -> [1]
[0] -> [0]
[-1] -> [-1]
[-9] -> [-9]
[-10] -> [-10]
[-99] -> [-99]
[-10000] -> [-10000]
[-32767] -> [-32767]
[-32768] -> [-32768]

这些函数的大小应该相对较小，因为它们针对的是特定需求，而不是更通用的 printf 系列。

Answer 2

需要合理数量的代码来提供完整的 ANSI 兼容 printf 功能。

一些嵌入式环境提供了几个不同版本的 printf，这些版本要小得多，因为它们只提供选定的功能。

例如，适用于 MSP430 的 IAR C/C++ 编译器 (PDF)，提供 printf 格式化程序的 Tiny、Small、Large 和 Full 实现，以及 Tiny em> 版本仅支持基本说明符（c、d、i、o、p、s、u、X、x 和 %），不支持多字节、浮点数、长度修饰符、宽度和精确。

如果您的环境提供此选择，请选择符合您需求的 printf（和 scanf）版本，并注意其限制。

如果您的环境不提供此选择，请查看各种可用的“tiny”替代printf实现（例如此来自 SpareTimeLabs 的 Kustaa Nyholm）。

Answer 3

我可以想到三种情况：

1. 每次删除 fprintf 行时，代码大小都会略有下降，并且当您删除最后一个 fprint 时，代码大小也会略有下降。
2. 当删除最后一个 fprint 时，代码大小会显着下降。
3. 每次删除一个 fprint 实例时，代码大小都会显着下降。

在场景 1 中，罪魁祸首不是 fprintf，而是您传递给它的字符串文字。您需要从代码中获取这些字符串，方法是使用非常短、简洁的消息，或者将字符串存储在文件中并通过代码中某种形式的 ID 引用它们（尽管这会导致性能下降）。

在场景 2 中， fprintf（可能）是罪魁祸首。这是一个相当复杂的函数，能够以各种方式格式化各种数据类型 - 因此它需要相当多的代码空间。当您删除最后一次使用它时，链接器将从最终的二进制文件中删除它，使它们更小。尝试使用 std::ofstream 代替。如果您仅将（例如）整数和字符串插入到输出文件中，则仅链接处理整数和字符串的代码。

场景 3 不太可能出现 - 并且可能表明 fprintf 正在被内联 em> 无论你在哪里使用它。

希望这有帮助

Answer 4

第一个问题的答案取决于您使用的编译器；你只能通过检查你的编译器来得到明确的答案。正如 GrahamS 指出的那样，格式化程序的实现可能很复杂。

尝试使用 fputs 而不是 fprintf 来避免格式​​化程序。