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STM32 学习笔记：理解 my_printf 与 va_start
在嵌入式开发中，我们常常需要实现类似标准 C 中 printf 的调试输出功能。为了支持“任意数量参数”的传递，C 语言提供了对 可变参数（variable arguments） 的支持。其中，va_start 是这一机制中的核心宏之一。
以下我们将结合一个实际的自定义打印函数 my_printf，详细讲解其工作原理，并深入解析 va_start 在其中的作用。
一、函数介绍：my_printf
1. 函数声明
int my_printf(UART_HandleTypeDef *huart, const char *format, ...)
-
参数说明：
UART_HandleTypeDef *huart：指向 STM32 HAL 库中 UART 句柄结构体，用于指定使用的串口。const char *format：格式化字符串，如"Voltage: %.2f V"。...：可变参数列表，表示可以传入任意多个附加参数。
-
返回值：
- 返回格式化后字符串的长度（写入缓冲区的字符数）。
2. 局部变量声明
char buffer[512]; // 缓冲区，用于存储格式化后的字符串
va_list arg; // 可变参数列表
int len; // 字符串长度
buffer是临时存储空间，防止直接操作堆栈；arg是stdarg.h提供的类型，用于访问可变参数；len用于记录最终写入缓冲区的字符数。
3. 初始化可变参数列表
va_start(arg, format);
- 使用
va_start宏初始化arg，使其指向第一个可变参数； format是最后一个固定参数，用于定位后续参数的位置。
4. 格式化字符串
len = vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, arg);
- 使用
vsnprintf将格式化字符串写入buffer； - 支持
%d,%s,%f等占位符； - 防止缓冲区溢出，安全性高于
sprintf。
5. 清理可变参数列表
va_end(arg);
- 调用
va_end结束对可变参数的访问； - 必须成对出现，否则可能导致未定义行为。
6. 通过 UART 发送数据
HAL_UART_Transmit(huart, (uint8_t *)buffer, (uint16_t)len, 0xFF);
- 将格式化好的字符串通过串口发送到上位机（如串口助手）；
- 实现了“调试信息输出”的基础功能。
7. 返回值
return len;
- 返回实际写入的字符数，可用于日志统计或错误处理。
二、关键宏 va_start 深度解析
1. va_start 的作用
va_start 是 <stdarg.h> 头文件提供的宏，用于初始化可变参数列表。它告诉编译器从哪个位置开始读取可变参数。
void va_start(va_list ap, last_fixed_param);
ap：va_list类型变量，用于遍历参数；last_fixed_param：最后一个固定参数（即可变参数前的一个参数），用于定位起始位置。
2. 示例代码：手动实现一个可变参数函数
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>int my_sum(int count, ...) {va_list args;va_start(args, count); // 初始化 args，从 count 后的第一个参数开始int sum = 0;for (int i = 0; i < count; i++) {int num = va_arg(args, int); // 获取每个 int 参数sum += num;}va_end(args); // 清理资源return sum;
}int main() {printf("Sum: %d\n", my_sum(4, 10, 20, 30, 40)); // 输出：Sum: 100return 0;
}
✅ 本例展示了如何通过
va_start+va_arg实现一个简单的求和函数。
三、va_start 在 my_printf 中的作用
1. 为什么需要 va_start？
因为 my_printf 是一个可变参数函数（类似 printf），我们需要一种方式去获取 format 之后的所有参数。va_start 就是这个过程的关键步骤。
2. va_start 在代码中的流程：
va_start(arg, format); // 初始化 args，指向第一个可变参数
len = vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, arg); // 把参数格式化进 buffer
va_end(arg); // 清理资源
arg会被vsnprintf使用，自动解析所有参数；- 如果不调用
va_start，vsnprintf将无法正确识别参数。
四、完整流程总结
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1. 接收参数 | 包括 UART 句柄、格式化字符串和可变参数 |
| 2. 初始化缓冲区和可变参数 | 声明 buffer 和 arg，并调用 va_start |
| 3. 格式化字符串 | 使用 vsnprintf 安全地格式化为字符串 |
| 4. 清理可变参数 | 调用 va_end 释放资源 |
| 5. 通过 UART 发送数据 | 使用 HAL_UART_Transmit 发送到串口 |
| 6. 返回结果 | 返回格式化后的字符数 |