在黑暗中举起探索的火炬的网志

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C语言中可变参数的用法 我们在C语言编程中会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf() 这个函数,它的定义是这样的: 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,例如我们可以有以下不同的调用方法: printf("%d",i); printf("%s",s); printf("the number is %d ,string is:%s", i, s); 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 现的呢?本文就这个问题进行一些探讨,希望能对大家有些帮助.会C++的 网友知道这些问题在C++里不存在,因为C++具有多态性.但C++是C的一个 超集,以下的技术也可以用于C++的程序中.限于本人的水平,文中如果有 不当之处,请大家指正. (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)|