一、什么是重定向

重定向的实现原理，本质上是 拦截并自定义 C 标准库函数的底层输出行为，例如把 printf() 的输出，从默认的“终端/标准输出”改为你想要的输出设备（如串口）。

C 标准库默认把 printf() 输出重定向到 “标准输出设备” stdout。在嵌入式中没有屏幕或终端，所以我们自己告诉它“标准输出”该往哪里发，这就是重定向。

也就是说，printf重定向告诉系统：“以后所有 printf() 输出的字符都不要去默认终端，而是通过 UART 发送出去。”

重定向的原理图

printf("A"); 
   ↓
标准库调用内部的 fputc()
   ↓
你自己重写的 fputc() → 发送到 USART

也可以重定向：

fgetc() ← scanf()：重写 fgetc()，实现串口接收。

puts() ← fputs()：同理，也通过 fputc() 输出字符

二、什么是fputc()

重写fputc()是 printf()重定向的核心原理，适用于 STM32 等无终端系统。

那什么是fputc()?

int fputc(int ch, FILE *f);

fputc() 是 C 标准库中的一个字符输出函数，它将单个字符 ch 写入文件流 f，例如：

fputc('A', stdout);  // 向标准输出写入 'A'

三、printf() 和 fputc() 的关系

printf() 的调用路径：

printf("ABC");

//内部调用路径

-> printf("ABC");
    -> vfprintf(stdout, "ABC", ...);
        -> fputc('A', stdout);
        -> fputc('B', stdout);
        -> fputc('C', stdout);

printf() 是一个标准库函数，它本身不负责输出字符！

• printf() 不关心输出设备，只负责“产生字符”

• 具体往哪里输出？交给了 fputc()（字符级输出函数）

printf() 的作用是：

1. 解析格式字符串（如 %d, %s ）

2. 把参数格式化成字符串

3. 将这些字符逐个输出

4. 每一个字符，最终都会通过 fputc() 或 _write() 输出（由编译器决定）

在 PC 上：

fputc() 输出默认是终端窗口或控制台。

在嵌入式系统（如 STM32）上：

默认没有终端窗口，我们通常需要：把 fputc() 输出的内容转为串口（UART）输出。

所以我们要 重写 fputc() 函数，将其输出改为发送到 UART。

当我们重写 fputc() 之后，链接器在链接时查找 fputc() 的定义：

• 如果你自己实现了 fputc() ，则用你的版本

• 如果你没有提供，才会用 C 标准库中默认的 fputc()（通常是空实现或弱定义）

大概就是，你接管了 printf() 底层的输出机制，替换了它原本默认调用的输出接口。

四、fputc() 重定向到串口的步骤（基于STM32 ）

第一步：写串口发送函数

void uart_send(uint8_t data)
{
    USART_SendData(USART1, data);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
}

第二步：重写 fputc() 函数

#include <stdio.h>  // 必须包含

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    uart_send((uint8_t)ch);  // 将字符通过串口发送
    return ch;               // 返回字符值表示成功
}

//有些库需要 __attribute__((weak)) 或声明为 extern
//具体取决于你使用的编译器（Keil、GCC、IAR）是否允许重载标准 I/O 函数。

 五、完整示例（基于Keil MDK 标准库）

#include "stm32f4xx.h"
#include <stdio.h>

void uart_send(uint8_t data)
{
    USART_SendData(USART1, data);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    uart_send((uint8_t)ch);
    return ch;
}

int main(void)
{
    uart_init();                // 此处不详述，一般包含GPIO初始化，USART初始化，NVIC初始化

    printf("Hello UART!\r\n");  // 会通过 uart_send() 打印
    while (1);
}

六、补充 FILE *f 参数

• 在 fputc 中这个参数通常是 stdout 。

• 在重定向中我们一般忽略 f，除非你想同时支持多个输出通道（比如串口 + LCD）

七、其他重定向方式（高级）

编译器	方式	示例
GCC	重写 _write()	用于 newlib
Keil	重写 fputc()	最常见
IAR	重写 __write()	类似 GCC

重定向就到这里啦！