- C語言可變參簡介
int printf( const char* format, ...);
它除了有一個參數format固定以外,後面跟的參數的個數和類型是可變的,例如我們可以有以下不同的調用方法:
printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);
- 寫一個簡單的可變參數的C函數
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在這裏是variable-argument(可變參數)的意思.這些宏定義在stdarg.h中,所以用到可變參數的程序應該包含這個頭文件.下面我們寫一個簡單的可變參數的函數,改函數至少有一個整數參數,第二個參數也是整數,是可選的.函數只是打印這兩個參數的值.
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;
}
我們在程序中可以這樣調用:
從這個函數的實現可以看到,我們使用可變參數應該有以下步驟:
1)首先在函數裏定義一個va_list型的變量,這裏是arg_ptr,這個變量是指向參數的指針.
2)然後用va_start宏初始化變量arg_ptr,這個宏的第二個參數是第一個可變參數的前一個參數,是一個固定的參數.
3)然後用va_arg返回可變的參數,並賦值給整數j. va_arg的第二個參數是你要返回的參數的類型,這裏是int型.
4)最後用va_end宏結束可變參數的獲取.然後你就可以在函數裏使用第二個參數了.如果函數有多個可變參數的,依次調用va_arg獲取各個參數.
如果我們用下面三種方法調用的話,都是合法的,但結果卻不一樣:
1) simple_va_fun(100);
結果是:100 -123456789(會變的值)
2) simple_va_fun(100,200);3) simple_va_fun(100,200,300);
- 可變參數在編譯器中的處理
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 )
定義_INTSIZEOF(n)主要是爲了某些需要內存的對齊的系統.C語言的函數是從右向左壓入堆棧的,圖(1)是函數的參數在堆棧中的分佈位置.我們看到va_list被定義成char*,有一些平臺或操作系統定義爲void*.再看va_start的定義,定義爲&v+_INTSIZEOF(v),而&v是固定參數在堆棧的地址,所以我們運行va_start(ap, v)以後,ap指向第一個可變參數在堆棧的地址,如圖:高地址|-----------------------------|
|函數返回地址 |
|-----------------------------|
|....... |
|-----------------------------|
|第n個參數(第一個可變參數) |
|-----------------------------| <--va_start後ap指向
|第n-1個參數(最後一個固定參數)|
低地址|-----------------------------| <-- &v
圖(1)
j= ( *(int*)((ap += _INTSIZEOF(int))-_INTSIZEOF(int)) );
首先ap+=sizeof(int),已經指向下一個參數的地址了.然後返回ap-sizeof(int)的int*指針,這正是第一個可變參數在堆棧裏的地址(圖2).然後用*取得這個地址的內容(參數值)賦給j.高地址|-----------------------------|
|函數返回地址 |
|-----------------------------|
|....... |
|-----------------------------| <--va_arg後ap指向
|第n個參數(第一個可變參數) |
|-----------------------------| <--va_start後ap指向
|第n-1個參數(最後一個固定參數)|
低地址|-----------------------------| <-- &v
圖(2)
最後要說的是va_end宏的意思,x86平臺定義爲ap=(char*)0;使ap不再指向堆棧,而是跟NULL一樣.有些直接定義爲((void*)0),這樣編譯器不會爲va_end產生代碼,例如gcc在linux的x86平臺就是這樣定義的.在這裏大家要注意一個問題:由於參數的地址用於va_start宏,所以參數不能聲明爲寄存器變量或作爲函數或數組類型.關於va_start, va_arg, va_end的描述就是這些了,我們要注意的是不同的操作系統和硬件平臺的定義有些不同,但原理卻是相似的.
- 可變參數在編程中要注意的問題
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;
}
以下提一下va系列宏的兼容性.System V Unix把va_start定義爲只有一個參數的宏:
va_start(va_list arg_ptr);
而ANSI C則定義爲:va_start(va_list arg_ptr, prev_param);
如果我們要用system V的定義,應該用vararg.h頭文件中所定義的宏,ANSI C的宏跟system V的宏是不兼容的,我們一般都用ANSI C,所以用ANSI C的定義就夠了,也便於程序的移植.2、在實際應用的代碼中，程序員必須自己考慮確定參數數目的辦法，如
⑴在固定參數中設標誌-- printf函數就是用這個辦法。
⑵在預先設定一個特殊的結束標記，就是說多輸入一個可變參數，調用時要將最後一個可變參數的值設置成這個特殊的值，在函數體中根據這個值判斷是否達到參數的結尾。本文前面的代碼就是採用這個辦法.
無論採用哪種辦法，程序員都應該在文檔中告訴調用者自己的約定。
3、實現可變參數的要點就是想辦法取得每個參數的地址，取得地址的辦法由以下幾個因素決定：
①函數棧的生長方向
②參數的入棧順序
③CPU的對齊方式
④內存地址的表達方式
結合源代碼，我們可以看出va_list的實現是由④決定的，_INTSIZEOF(n)的引入則是由③決定的，他和①②又一起決定了va_start的實現，最後va_end的存在則是良好編程風格的體現，將不再使用的指針設爲NULL,這樣可以防止以後的誤操作。
4、取得地址後，再結合參數的類型，程序員就可以正確的處理參數了。理解了以上要點，相信稍有經驗的讀者就可以寫出適合於自己機器的實現來。
可變參數的函數原理其實很簡單,而va系列是以宏定義來定義的,實現跟堆棧相關.我們寫一個可變函數的C函數時,有利也有弊,所以在不必要的場合,我們無需用到可變參數.如果在C++裏,我們應該利用C++的多態性來實現可變參數的功能,儘量避免用C語言的方式來實現.