개요

본 프로젝트는 stdio.h의 printf()를 구현할 것을 요구한다.

지시 사항

구현 요구사항

구현할 함수의 프로토타입은 다음과 같다.

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

이때 libc의 printf처럼 버퍼 관리를 수행할 필요는 없다. c s p d i u x X %의 총 9가지 변환을 수행해야 한다.

각 변환에 대해 다음 플래그를 구현한다:

• -: “left adjusted”
• 0: “zero padding”
• .: “precision”
• “field minimum width”
• #: “alternate form”
• ' '(sp): “blank”
• +: “sign”

각 사항별 상세

FreeBSD의 매뉴얼(man 3 printf)에서는 다음과 같이 명세한다.

형식 문자열

const char *format으로 주어지는 문자열에서 %가 아닌 문자는 그대로 출력 스트림에 복사한다. 이 과정 중 %를 만날 경우 형식 문자열을 파싱하려 시도하고, 파싱이 성공적일 시 각 변환이 요구하는 매개 변수를 소모하게 된다.

형식 문자열은 다음과 같이 구성된다.

{flags: #0- +}{minimum field width: 숫자}{precision: .과 숫자들}{conversion specifier: [cspdiuxX%]}

플래그

flags

• '#': a.k.a. “alt form”
  • x에 대하여: 숫자 앞에 0x를 추가한다.
  • X에 대하여: 숫자 앞에 0X를 추가한다.
• '0': a.k.a. “zeropad”
  • '-'가 적용될 경우 무시
  • diuxX에 '.'가 적용될 경우 무시
  • 모든 변환에 대하여: 공백이 있어야 할 자리에 0을 대신 출력한다.
• '-': a.k.a “left”
  • 변환 내용을 우측이 아닌 좌측으로 정렬하며, 공백을 우측에 출력한다.
• ' ': a.k.a “blank”
  • '+'가 적용될 경우 무시
  • di에 대하여: 양수의 경우 숫자 좌측(부호가 있을 자리)에 공백 1개를 출력한다.
• '+': a.k.a “sign”
  • di에 대하여: 양수의 경우 숫자 좌측에 +를 출력한다.

최소 너비

minimum field width

변환된 결과의 길이가 최소 너비보다 짧을 시 공백을 그 수만큼 출력한다. 기본적으로 좌측에 출력하여 우측 정렬을 실시하고 '-' 플래그가 켜졌을 시 우측에 출력한다.

정밀도

precision

. 이후에 숫자를 적어서 지정한다. 숫자가 없을 시 0으로 지정된다.

• diuxX에 대하여: 나타내야 하는 최소 자릿수를 뜻한다.
• s에 대하여: 출력할 수 있는 최대 문자 개수를 뜻한다.

변환 지정자

conversion specifier

• c: int 형식으로 받은 값을 unsigned char로 변환한 결과를 출력한다.
• s: char * 형식으로 받은 값이 가리키는 주소에서 시작하는 문자열을 \\0을 만날 때까지 출력한다.
  • \\0은 출력되지 않는다.
  • 정밀도가 지정되었을 시 최대 그 길이만큼만 출력한다.
• p: void * 형식으로 받은 값을 16진수로, %#x 혹은 %#lx로 변환하여 출력한다.
• d, i: int 형식으로 받은 값을 부호 있는 10진 정수로서 출력한다.
  • 정밀도가 지정되었을 시 남는 자릿수에는 0이 출력된다.
• u: int 형식으로 받은 값을 부호 없는 10진 정수로서 출력한다.
  • 정밀도가 지정되었을 시 남는 자릿수에는 0이 출력된다.
• x, X: int 형식으로 받은 값을 부호 없는 16진 정수로서 출력한다. 이때 x 변환에서는 10 이상의 자릿수에 abcdef를 사용하고 X 변환에서는 ABCDEF를 사용한다.
  • 정밀도가 지정되었을 시 남는 자릿수에는 0이 출력된다.
• %: %를 출력한다.

반환값

출력한 문자의 총 개수를 반환한다. 오류가 발생했을 시 음의 정수를 반환한다.

구현 방안

발상

int ft_printf(const char *format, ...)

format부터 \\0을 발견할 때까지 문자를 순차적으로 탐색한다. %가 아닌 문자는 STDOUT에 그대로 출력한다. %를 마주칠 시 형식 문자열 해석기(이하 해석기)를 시작한다. 규격에 맞지 않는 문자 때문에 해석이 실패한 경우 도중의 결과를 폐기하고 문제가 되는 문자 다음부터 탐색을 재개한다. 해석이 성공했다면 가변 인자에서 그 형식이 요구하는대로 데이터를 입력받아 문자열로 변환한 후 STDOUT에 출력한다.

이때 2가지 선택지가 존재한다.

• 해석->변환->출력 과정을 반복한다.
  • format의 모든 문자에 대하여 차례대로:
    • %가 아닌 문자는 만날 때마다 STDOUT에 출력한다.
    • %를 만날 시:
      • 해석을 시도한다.
      • 가변 인자에서 데이터를 수집한다.
      • 문자열로 변환한다.
      • STDOUT에 출력한다.
• 문자열 전체의 해석을 마치고, 한꺼번에 변환해서 출력한다.
  • format의 모든 문자에 대하여 차례대로:
    • %가 아닌 문자가 어디서 어디까지 있는지 기록해둔다.
    • %를 만날 시:
      • 해석을 시도한다.
      • 어떤 변환을 어떻게 해야 하는지 기록해둔다.
  • 기록해둔 자료를 바탕으로:
    • 단순 문자열이라면 단순히 출력한다.
    • 변환이 필요하다면 가변 인자에서 데이터를 수집한다.
      • 문자열로 변환한다.
      • STDOUT에 출력한다.

전자는 format의 문자를 순회하는 반복문 안에서 해석->변환->출력 과정이 모두 일어나야 하기 때문에 제어 구조가 길고 에러 핸들링이 복잡하다. 반면에 후자의 방식은 첫 반복문에서는 해석만 하고, 두번째 반복문에서는 변환 및 출력만 담당하기 때문에 첫 반복문에서는 가변 인자에 접근할 필요가 없고 파일 I/O 관련 에러가 발생하지 않는다. 본 프로젝트에서는 후자의 구조를 채택한다.

세부 모듈 고안

ft_printf의 구현에는 크게 2개 기능이 필요하다.

• format 문자열 해석: 해석기
• 데이터 변환 및 출력: 출력기

해석기

format을 여러 부분으로 나누어 어느 부분이 형식 문자열이고 어느 부분이 그대로 출력되어야 하는지, 그 부분의 개수는 몇 개이며 각 형식 지정자별로 어떤 플래그를 고려하여 변환을 수행해야 하는지 파악이 필요하다. 다음과 같은 문자열을 보자.

"Hello, %-7.5s!"

1. Hello, 문자열
2. s 변환 지정자, 왼쪽 정렬, 최소 너비 7, 정밀도 5
3. ! 문자열

format을 3개의 부분으로 나누어 처리해야 한다. 이때 각 부분은 다음과 같은 정보를 가진다.

변환의 종류

1. 변환 없음(이하 plain), c, s, p, d, i, u, x, X, %
2. 원본 format에서 차지하는 부분
3. '#' “alt form” 플래그 활성화 여부
4. '0' “zeropad” 플래그 활성화 여부
5. '-' “left” 플래그 활성화 여부
6. ' ' “blank” 플래그 활성화 여부
7. '+' “sign” 플래그 활성화 여부
8. 최소 너비 “minimum field width” 활성화 여부
9. 정밀도 “precision” 활성화 여부
10. 최소 너비의 값
11. 정밀도의 값

이러한 정보를 기록한 변수를 티켓이라고 명명한다. 해석기는 format 문자열을 해석하여 필요한 티켓을 필요한 개수만큼 발부한다.

위 문자열은 대략 다음과 같이 해석될 것이다.

1. plain 변환, H부터 % 전까지, 모든 플래그 비활성화
2. s 변환, left 플래그 활성화, 최소 너비 활성화, 정밀도 활성화, 최소 너비 7, 정밀도 5