C语言可变参数详解

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-04-10 07:42 316阅读 0赞

# C语言可变参数详解 #

## 什么是可变参数函数 ##

在C语言编程中有时会遇到一些参数可变的函数，例如`printf()、scanf()`，其函数原型为：

int printf(const char* format,…)
    int scanf(const char *format,…)

就拿 printf 来说吧，它除了有一个参数 format 固定以外，后面的参数其个数和类型都是可变的，用三个点“…”作为参数占位符。

## 参数列表的构成 ##

任何一个可变参数的函数都可以分为两部分：固定参数和可选参数。至少要有一个固定参数，其声明与普通函数参数声明相同；可选参数由于数目不定(0个或以上)，声明时用"…"表示。固定参数和可选参数共同构成可变参数函数的参数列表。

## 实现原理 ##

C语言中使用 `va_list` 系列变参宏实现变参函数，此处va意为variable-argument(可变参数)。

x86平台VC6.0编译器中，stdarg.h头文件内变参宏定义如下：

typedef char * va_list;
    
    // 把 n 圆整到 sizeof(int) 的倍数
    #define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n)+sizeof(int)-1) & ~(sizeof(int)-1) )
    
    // 初始化 ap 指针，使其指向第一个可变参数。v 是变参列表的前一个参数
    #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
    
    // 该宏返回当前变参值,并使 ap 指向列表中的下个变参
    #define va_arg(ap, type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(type)) - _INTSIZEOF(type)) )
    
    // /将指针 ap 置为无效，结束变参的获取
    #define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )

### `_INTSIZEOF(n)` ###

`_INTSIZEOF`宏考虑到某些系统需要内存地址对齐。从宏名看应按照`sizeof(int)`即栈粒度对齐，参数在内存中的地址均为`sizeof(int)=4`的倍数。

例如，若`1≤sizeof(n)≤4`，则`_INTSIZEOF(n)＝4`；若`5≤sizeof(n)≤8`，则`_INTSIZEOF(n)=8`。

### `va_start(ap,v)` ###

`va_start`宏首先根据`(va_list)&v`得到参数 v 在栈中的内存地址，加上`_INTSIZEOF(v)`即v所占内存大小后，使 ap 指向 v 的下一个参数。在使用的时候，一般用这个宏初始化 ap 指针，v 是变参列表的前一个参数，即最后一个固定参数，初始化的结果是 ap 指向第一个变参。

### `va_arg(ap, type)` ###

这个宏取得 type 类型的可变参数值。首先`ap += _INTSIZEOF(type)`，即 ap 跳过当前可变参数而指向下个变参的地址；然后`ap-_INTSIZEOF(type)`得到当前变参的内存地址，类型转换后解引用，最后返回当前变参值。

### `va_end(ap)` ###

va\_end 宏使 ap 不再指向有效的内存地址。该宏的某些实现定义为((void\*)0)，编译时不会为其产生代码，调用与否并无区别。但某些实现中 va\_end 宏用于在函数返回前完成一些必要的清理工作：如 va\_start 宏可能以某种方式修改栈，导致返回操作无法完成，va\_end 宏可将有关修改复原；又如 va\_start 宏可能为参数列表动态分配内存以便于遍历，va\_end 宏可释放此内存。因此，从使用 va\_start 宏的函数中退出之前，必须调用一次 va\_end 宏。

## 代码示例 ##

变参宏无法智能识别可变参数的数目和类型，因此实现变参函数时需自行判断可变参数的数目和类型。所以我们就要想一些办法，比如

1.  显式提供变参数目或设定遍历结束条件
2.  显式提供变参类型枚举值，或在固定参数中包含足够的类型信息(如`printf`函数通过分析`format`字符串即可确定各变参类型)
3.  主调函数和被调函数可约定变参的数目和类型
4.  …

### 例1：函数通过固定参数指定可变参数个数，打印所有变参值。 ###

#include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    
    void parse_valist_by_num(int arg_cnt, ...);
    
    int main(void)
    { 
        parse_valist_by_num(4,1,2,3,4);
        parse_valist_by_num(4,1,2,3); 
        parse_valist_by_num(4,1,2,3,4,5); //多余的变参被忽略
    }
    
    
    //第一个参数定义可变参数的个数
    void parse_valist_by_num(int arg_cnt, ...)
    { 
        
        va_list p_args;
        va_start(p_args, arg_cnt);
        
        int idx;
        int val;
        
        for(idx = 1; idx <= arg_cnt; ++idx){ 
            val = va_arg(p_args, int);
            printf("第 %d 个参数: %d\n", idx, val);
        }
        printf("---------------\n");
        va_end(p_args);
    }

运行结果如下：

![在这里插入图片描述][20181231224248378.png]

注意第2个结果，第4个参数是一个魔数，这是因为打印出了栈中参数3上方的参数值。

### 例2：函数定义一个结束标记(-1)，调用时通过最后一个参数传递该标记，打印标记前所有变参值。 ###

#include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    
    void parse_valist_by_flag(int num_1, ...);
    
    int main(void)
    { 
        parse_valist_by_flag(1,-1);
        parse_valist_by_flag(1,2,3,5,-1);
        parse_valist_by_flag(-1);
        
    }
    
    //函数定义一个结束标记(-1)，调用时通过最后一个参数传递该标记，以结束变参的遍历打印。
    //最后一个参数作为变参结束符(-1)，用于循环获取变参内容
    void parse_valist_by_flag(int num_1, ...)
    { 
        va_list p_args;
        va_start(p_args, num_1);
        int idx = 0;
        int val = num_1;
        while(val != -1){ 
            ++idx;
            printf("第 %d 个参数: %d\n", idx, val);
            val = va_arg(p_args, int); //得到下个变参值
        }
        va_end(p_args);
        printf("---------------\n");
    }

运行结果是：  
![在这里插入图片描述][20181231224231587.png]

## 需要注意 ##

`va_arg(ap, type)`宏中的 type 不可指定为以下类型：

*  **char**
 *  **short**
 *  **float**

在C语言中，调用不带原型声明或声明为变参的函数时，主调函数会在传递未显式声明的参数前对其执行**缺省参数提升(default argument promotions)**，将提升后的参数值传递给被调函数。

提升操作如下：

*  float 类型的参数提升为 double 类型
 *  char、short 和相应的 signed、unsigned 类型参数提升为 int 类型
 *  若 int 类型不能容纳原值，则提升为 unsigned int 类型

## 最后来一张图，帮助大家理解前文讲的宏。 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM0OTA4OTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

【完】

## 参考资料 ##

[https://www.cnblogs.com/clover-toeic/p/3736748.html][https_www.cnblogs.com_clover-toeic_p_3736748.html]

[20181231224248378.png]: /images/20220401/7b65fd146de34a2d84d0c1033b74ac42.png
[20181231224231587.png]: /images/20220401/9c4f71be3f624c69a05373f61197997f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTM0OTA4OTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220401/840bcb8a5b7a42edb20004066e07b48d.png
[https_www.cnblogs.com_clover-toeic_p_3736748.html]: https://www.cnblogs.com/clover-toeic/p/3736748.html