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前言:本文在很大程度上改编自网友kevintz的“C语言中可变参数的用法”一文,在行文之前先向这位前辈表示真诚的敬意和感谢。 一、什么是可变参数 我们在C语言编程中有时会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf()函数,其函数原型为: int printf( const char* format, .); 它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是可变的(用三个点“”做参数占位符),实际调用时可以有以下的形式: printf( %d ,i); printf( %s ,s); printf( the number is %d ,string is:%s , i, s); 以上这些东西已为大家所熟悉。但是究竟如何写可变参数的C函数以及这些可变参数的函数编译器是如何实现,这个问题却一直困扰了我好久。本文就这个问题进行一些探讨,希望能对大家有些帮助. 二、写一个简单的可变参数的C函数 先看例子程序。该函数至少有一个整数参数,其后占位符,表示后面参数的个数不定. 在这个例子里,所有的输入参数必须都是整数,函数的功能只是打印所有参数的值. 函数代码如下: /示例代码1:可变参数函数的使用 #include stdio.h #include stdarg.h void simple_va_fun(int start, .) va_list arg_ptr; int nArgValue =start; int nArgCout=0; /可变参数的数目 va_start(arg_ptr,start); /以固定参数的地址为起点确定变参的内存起始地址。 do +nArgCout; printf( the %d th arg: %dn ,nArgCout,nArgValue); /输出各参数的值 nArgValue = va_arg(arg_ptr,int); /得到下一个可变参数的值 while(nArgValue != -1); return; int main(int argc, char* argv) simple_va_fun(100,-1); simple_va_fun(100,200,-1); return 0; 下面解释一下这些代码 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: 由于在程序中将用到以下这些宏: 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. 函数里首先定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变 量是存储参数地址的指针.因为得到参数的地址之后,再结合参数的类型,才能得到参数的值。 然后用va_start宏初始化中定义的变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是可变参数列表的前一个参数,即最后一个固定参数. 然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可变参数的地址,得到这个地址之后,结合参数的类型,就可以得到参数的值。 设定结束条件,这里的条件就是判断参数值是否为-1。注意被调的函数在调用时是不知道可变参数的正确数目的,程序员必须自己在代码中指明结束条件。至于为什么它不会知道参数的数目,读者在看完这几个宏的内部实现机制后,自然就会明白。(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,下面看一下VC+6.0中stdarg.h里的代码(文件的路径为VC安装目录下的vc98includestdarg.h) 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 ) 下面我们解释这些代码的含义: 1、首先把va_list被定义成char*,这是因为在我们目前所用的PC机上,字符指针类型可以用来存储内存单元地址。而在有的机器上va_list是被定义成void*的 2、定义_INTSIZEOF(n)主要是为了某些需要内存的对齐的系统.这个宏的目的是为了得到最后一个固定参数的实际内存大小。在我的机器上直接用sizeof运算符来代替,对程序的运行结构也没有影响。(后文将看到我自己的实现)。 3、va_start的定义为 &v+_INTSIZEOF(v) ,这里&v是最后一个固定参数的起始地址,再加上其实际占用大小后,就得到了第一个可变参数的起始内存地址。所以我们运行va_start(ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在的内存地址,有了这个地址,以后的事情就简单了。这里要知道两个事情: 在intel+windows的机器上,函数栈的方向是向下的,栈顶指针的内存地址低于栈底指针,所以先进栈的数据是存放在内存的高地址处。 (2)在VC等绝大多数C编译器中,默认情况下,参数进栈的顺序是由右向左的,因此,参数进栈以后的内存模型如下图所示:最后一个固定参数的地址位于第一个可变参数之下,并且是连续存储的。 | | 最后一个可变参数 | - 高内存地址处 | . | | 第N个可变参数 | - va_arg(arg_ptr,int)后arg_ptr所指的地方, | | 即第N个可变参数的地址。 | | . | | 第一个可变参数 | - va_start(arg_ptr,start)后arg_ptr所指的地方 | | 即第一个可变参数的地址 | | | | | | | 最后一个固定参数 | - start的起始地址 | | . | | | | | | - 低内存地址处 (4) va_arg():有了va_start的良好基础,我们取得了第一个可变参数的地址,在va_arg()里的任务就是根据指定的参数类型取得本参数的值,并且把指针调到下一个参数的起始地址。 因此,现在再来看va_arg()的实现就应该心中有数了: #define va_arg(ap,t) ( *(t *)(ap += _INTSIZEOF(t) - _INTSIZEOF(t) ) 这个宏做了两个事情, 用用户输入的类型名对参数地址进行强制类型转换,得到用户所需要的值 计算出本参数的实际大小,将指针调到本参数的结尾,也就是下一个参数的首地址,以便后续处理。 (5)va_end宏的解释: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
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