C语言中可变参数的使用

た入场券 2022-08-25 10:56 501阅读 0赞

(一)写一个简单的可变参数的C函数  
  
下面我们来探讨如何写一个简单的可变参数的C函数.写可变参数的  
C函数要在程序中用到以下这些宏:  
void va\_start( va\_list arg\_ptr, prev\_param );  
  
type va\_arg( va\_list arg\_ptr, type );  
  
void va\_end( va\_list arg\_ptr );  
va在这里是variable-argument(可变参数)的意思.  
这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个  
头文件.下面我们写一个简单的可变参数的函数,改函数至少有一个整数  
参数,第二个参数也是整数,是可选的.函数只是打印这两个参数的值.  
void simple\_va\_fun(int i, ...)  
\{  
va\_list arg\_ptr;  
int j=0;  
  
va\_start(arg\_ptr, i);  
j=va\_arg(arg\_ptr, int);  
va\_end(arg\_ptr);  
printf("%d %d/n", i, j);  
return;  
\}  
我们可以在我们的头文件中这样声明我们的函数:  
extern void simple\_va\_fun(int i, ...);  
我们在程序中可以这样调用:  
simple\_va\_fun(100);  
simple\_va\_fun(100,200);  
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤:  
1)首先在函数里定义一个va\_list型的变量,这里是arg\_ptr,这个变  
量是指向参数的指针.  
2)然后用va\_start宏初始化变量arg\_ptr,这个宏的第二个参数是第  
一个可变参数的前一个参数,是一个固定的参数.  
3)然后用va\_arg返回可变的参数,并赋值给整数j. va\_arg的第二个  
参数是你要返回的参数的类型,这里是int型.  
4)最后用va\_end宏结束可变参数的获取.然后你就可以在函数里使  
用第二个参数了.如果函数有多个可变参数的,依次调用va\_arg获  
取各个参数.  
如果我们用下面三种方法调用的话,都是合法的,但结果却不一样:  
1)simple\_va\_fun(100);  
结果是:100 -123456789(会变的值)  
2)simple\_va\_fun(100,200);  
结果是:100 200  
3)simple\_va\_fun(100,200,300);  
结果是:100 200  
我们看到第一种调用有错误,第二种调用正确,第三种调用尽管结果  
正确,但和我们函数最初的设计有冲突.下面一节我们探讨出现这些结果  
的原因和可变参数在编译器中是如何处理的.  
  
(二)可变参数在编译器中的处理  
  
我们知道va\_start,va\_arg,va\_end是在stdarg.h中被定义成宏的,  
由于1)硬件平台的不同 2)编译器的不同,所以定义的宏也有所不同,下  
面以VC++中stdarg.h里x86平台的宏定义摘录如下(’/’号表示折行):  
  
typedef char \* va\_list;  
  
\#define \_INTSIZEOF(n) /  
((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )  
  
\#define va\_start(ap,v) ( ap = (va\_list)&v + \_INTSIZEOF(v) )  
  
\#define va\_arg(ap,t) /  
( \*(t \*)((ap += \_INTSIZEOF(t)) - \_INTSIZEOF(t)) )  
  
\#define va\_end(ap) ( ap = (va\_list)0 )  
  
定义\_INTSIZEOF(n)主要是为了某些需要内存的对齐的系统.C语言的函  
数是从右向左压入堆栈的,图(1)是函数的参数在堆栈中的分布位置.我  
们看到va\_list被定义成char\*,有一些平台或操作系统定义为void\*.再  
看va\_start的定义,定义为&v+\_INTSIZEOF(v),而&v是固定参数在堆栈的  
地址,所以我们运行va\_start(ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在堆  
栈的地址,如图:  
  
高地址|-----------------------------|  
|函数返回地址 |  
|-----------------------------|  
|.....................................|  
|-----------------------------|  
|第n个参数(第一个可变参数)   |  
|-----------------------------|<--va\_start后ap指向  
|第n-1个参数(最后一个固定参数)|  
低地址|-----------------------------|<-- &v  
图( 1 )  
  
然后,我们用va\_arg()取得类型t的可变参数值,以上例为int型为例,我  
们看一下va\_arg取int型的返回值:  
j= ( \*(int\*)((ap += \_INTSIZEOF(int))-\_INTSIZEOF(int)) );  
首先ap+=sizeof(int),已经指向下一个参数的地址了.然后返回  
ap-sizeof(int)的int\*指针,这正是第一个可变参数在堆栈里的地址  
(图2).然后用\*取得这个地址的内容(参数值)赋给j.  
  
高地址|-----------------------------|  
|函数返回地址 |  
|-----------------------------|  
|.....................................|  
|-----------------------------|<--va\_arg后ap指向  
|第n个参数(第一个可变参数) |  
|-----------------------------|<--va\_start后ap指向  
|第n-1个参数(最后一个固定参数)|  
低地址|-----------------------------|<-- &v  
图( 2 )  
  
最后要说的是va\_end宏的意思,x86平台定义为ap=(char\*)0;使ap不再  
指向堆栈,而是跟NULL一样.有些直接定义为((void\*)0),这样编译器不  
会为va\_end产生代码,例如gcc在linux的x86平台就是这样定义的.  
在这里大家要注意一个问题:由于参数的地址用于va\_start宏,所  
以参数不能声明为寄存器变量或作为函数或数组类型.  
关于va\_start, va\_arg, va\_end的描述就是这些了,我们要注意的  
是不同的操作系统和硬件平台的定义有些不同,但原理却是相似的.  
  
(三)可变参数在编程中要注意的问题  
  
因为va\_start, va\_arg, va\_end等定义成宏,所以它显得很愚蠢,  
可变参数的类型和个数完全在该函数中由程序代码控制,它并不能智能  
地识别不同参数的个数和类型.  
有人会问:那么printf中不是实现了智能识别参数吗?那是因为函数  
printf是从固定参数format字符串来分析出参数的类型,再调用va\_arg  
的来获取可变参数的.也就是说,你想实现智能识别可变参数的话是要通  
过在自己的程序里作判断来实现的.  
另外有一个问题,因为编译器对可变参数的函数的原型检查不够严  
格,对编程查错不利.如果simple\_va\_fun()改为:  
void simple\_va\_fun(int i, ...)  
\{  
va\_list arg\_ptr;  
char \*s=NULL;  
  
va\_start(arg\_ptr, i);  
s=va\_arg(arg\_ptr, char\*);  
va\_end(arg\_ptr);  
printf("%d %s/n", i, s);  
return;  
\}  
可变参数为char\*型,当我们忘记用两个参数来调用该函数时,就会出现  
core dump(Unix) 或者页面非法的错误(window平台).但也有可能不出  
错,但错误却是难以发现,不利于我们写出高质量的程序.  
以下提一下va系列宏的兼容性.  
System V Unix把va\_start定义为只有一个参数的宏:  
va\_start(va\_list arg\_ptr);  
而ANSI C则定义为:  
va\_start(va\_list arg\_ptr, prev\_param);  
如果我们要用system V的定义,应该用vararg.h头文件中所定义的  
宏,ANSI C的宏跟system V的宏是不兼容的,我们一般都用ANSI C,所以  
用ANSI C的定义就够了,也便于程序的移植