C语言-可变参数列表

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-04-17 20:34 71阅读 0赞

# C语言-可变参数列表 #

### 文章目录 ###

*  C语言-可变参数列表
 *   *  起步
     *  C语言的可变参数列表
     *  VA\_ARGS 与 记号粘贴符
     *  标准库 stdarg

## 起步 ##

假使你有使用 Python 编程的经验，你应该会觉得设计接口能用 `*arg` 和 `**kwarg` 这件事是多么的酸爽。毕竟定义一个拥有长长参数列表的函数是多么的累赘，形参不能总是被函数使用到则是累赘中的累赘。多说无益，还是用个 Python Demo 举例。

假使我想设计一个打印函数，就叫 **YouPrint** 吧。YouPrint 会将我传递的参数按每行打印，且排头以 “You” 开头。使用如下：

Usage: 
    YouPrint("zhong", "ying", "ding")
    
    Output:
    You: zhong
    You: ying
    You: ding

如果不用“可变参数列表”的方式设计，那 YouPrint 应该如下这般：

def YouPrint(a, b, c):
        for alpha in (a, b, c):
            print(f"You: {alpha}")

这样显然在违背我们对 **打印函数** 的习惯。难道打印函数不应该允许任意传参吗？万一我只传一个参数呢，又或者传十个呢？在 Python 中，其解决办法就是 `*arg`。因此合理的设计是：

def YouPrint(*arg):
        for alpha in arg:
            print(f"You: {alpha}")

在 Python 中，`*变量名` 出现在形参中时，其意义为：变量 arg （上面例子中用到 arg）会接收所有的位置传参（这些参数没有被其他形参接收），自身将以元组的身份出现，存放这些传递过来的参数。**听不懂没关系，我就是想引出，C 语言也可以做到。**

## C语言的可变参数列表 ##

C 语言的可变参数主要有三种方式实现，一种基于标准库 `<stdarg.h>`，使用 **va\_start**, **va\_arg**, **va\_end**。另一种用宏 **\_\_VA\_ARGS\_\_**， 再一种用记号粘贴符号 **\#\#**。

后两种的使用场景较小，常在 debug 之类的时候用；第一种使用场景则更为广泛些，但事实上不建议滥用。

## VA\_ARGS 与 记号粘贴符 ##

现在假设一个场景，我们写程序的时候需要 printf 之类的 DEBUG 操作，同时希望程序完成之后，这些打印语句会自动失效，而非我们手动去删除。并且，这些 DEBUG 语句应该要有明显的标识，足以让我们一眼辨出哪些是 DEBUG 语句，哪些是正常输出。

而作为一个输出函数，自然有必要同 printf 一样，在合法操作下传递任意个参数。

根据以上要求，显然宏函数最为合适不过。用 **\_\_VA\_ARGS\_\_** 实现如下：

#include <stdio.h>
    
    #define DEBUG
    
    #ifdef DEBUG
        #define f_debug(fmt, ...) printf("DEBUG: " fmt "\n", __VA_ARGS__)
    #else
        #define f_debug(fmt, ...)
    #endif
    
    int main()
    { 
        int a, b;
        f_debug("完成变量 %s 与 %s 的定义", "a", "b");
        
        a = 1024;
        b = 512;
        f_debug("完成变量 a = %d 与 b = %d 的赋值", a, b);
    
        int rlt = a + b; 
        f_debug("完成变量之间的加法运算i，结果为：%d，即将准备输出结果", rlt);
    
        printf("The result is %d\n", rlt);
        return 0;
    }

（如果你对 \#ifdef 等条件编译了解有限，不妨看看我对该内容的一些笔记 [C语言-预处理（1）][C_-_1], [C语言-预处理（2）][C_-_2]。这里就不再做过多的讲解。）

编译代码后运行，可以看到输出如下：

DEBUG: 完成变量 a 与 b 的定义
    DEBUG: 完成变量 a = 1024 与 b = 512 的赋值
    DEBUG: 完成变量之间的加法运算i，结果为：1536，即将准备输出结果
    The result is 1536

如果我们不需要 DEBUG 信息了，注释掉代码中的一行宏定义即可：

/* #define DEBUG */
    
    输出：
    The result is 1536

尽管以上的设计有些不好，因为我们无法对 f\_debug 传递一个参数，好在基本实现了我们对功能的诉求。也可以看到，不论是传递三个参数，还是两个参数，只要在第一个参数 fmt 的正常约束之下，程序都是可以正常运行的。

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记号粘贴运算符的使用与 VA\_ARGS 极类似。我们只需要对不定长参数（也就是省略号）取个名字，然后再 `##名字` 即可。使用同上的示例代码，但需要做些小小改动：

#define f_debug(fmt, ...) printf("DEBUG: " fmt "\n", __VA_ARGS__)
    							||
    							||  修改
    							\/
    #define f_debug(fmt, arg...) printf("DEBUG: " fmt "\n", ##arg)

代码中的 arg 就是 `...` 的名字。

## 标准库 stdarg ##

标准库 `<stdarg.h>` 带领之下，不定长参数的功能更强大些了，不过用起来就稍稍麻烦了。需要记住三个宏函数，一个数据类型：

*  va\_start, va\_arg, va\_end
 *  va\_list

用一个简单的示例说明一下如何使用：

#include <stdio.h>
    #include <stdarg.h>
    
    /* 形参 num 用来指明不定长参数的个数 */
    void print_a_word(int num, ...)
    { 
        va_list arg;  /* 声明一个变参 arg，其类型为 va_list */
        va_start(arg, num);  /* 初始化 */
    
        int i;
        for(i=0; i<num; ++i) { 
            /* va_arg 用来取出变参中的变量，char* 用来指明变量的类型 */
            printf("%s\n", va_arg(arg, char*));
        }
        va_end(arg);  /* 将变参 arg 置为 NULL */
    }
    
    int main()
    { 
        print_a_word(3, "I love you.", "I miss you.", "Where are you?");
        return 0;
    }
    
    // 输出：
    I love you.
    I miss you.
    Where are you?

需要说明的有几点：

*  必须向函数传递不定长参数的个数，因为 va\_start 绑定变参的时候需要用到该值。
 *  每调用一次 va\_arg，指针就会指向下一个参数变量。
 *  va\_arg 的第二个参数是**参数类型**，这就意味着**有些类型是不建议使用的**。因为函数调用时会发生类型转换，如 short，char 会转换成 int，float 会转换成 double。

将上述代码做一些小小改动，传递 char 类型的实参：

#include <stdio.h>
    #include <stdarg.h>
    
    void print_a_word(int num, ...)
    { 
        ...
        for(i=0; i<num; ++i) { 
            printf("%c\n", va_arg(arg, char));  /* char 类型 */
        }
        ...
    }
    
    int main()
    { 
        print_a_word(3, 'a', 'b', 'c');  /* char 类型 */
        return 0;
    }

编译代码时会有警告如下：

╭─root@localhost /home/Cpp/ChangeArgs 
    ╰─✗ gcc a-chang.c 
    In file included from a-chang.c:2:0:
    a-chang.c: 在函数‘print_a_word’中:
    a-chang.c:11:36: 警告：通过‘...’传递时‘char’被提升为‘int’ [默认启用]
             printf("%c\n", va_arg(arg, char));
                                        ^
    a-chang.c:11:36: 附注：(因此您应该向‘va_arg’传递‘int’而不是‘char’)
    a-chang.c:11:36: 附注：如果执行到这段代码，程序将中止

此时强行运行程序，会发生段错误。如果根据编译器提示，将 `va_arg(arg, char)` 修改为 `va_arg(arg, int)`，编译代码就不会有告警信息，还可以得到正确的运行结果。

然而，不定长传参本身就不建议使用，何况这种 “奇巧淫技” 的手段呢！

[C_-_1]: http://youguanxinqing.xyz/index.php/archives/78/
[C_-_2]: http://youguanxinqing.xyz/index.php/archives/79/