va_list、va_start、va_arg、va_end的原理與使用
- 概述
由於在C語言中沒有函數重載,解決不定數目函數參數問題變得比較麻煩;即使採用C++,如果參數個數不能確定,也很難採用函數重載.對這種情況,有些人採用指針參數來解決問題.下面就c語言中處理不定參數數目的問題進行討論. - 定義
大家先看幾宏.
在VC++6.0的include有一個stdarg.h頭文件,有如下幾個宏定義:
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )
#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) ) //第一個可選參數地址
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 ) // 將指針置爲無效
如果對以上幾個宏定義不理解,可以略過,接這看後面的內容. - 參數在堆棧中分佈,位置
在進程中,堆棧地址是從高到低分配的.當執行一個函數的時候,將參數列表入棧,壓入堆棧的高地址部分,然後入棧函數的返回地址,接着入棧函數的執行代碼,這個入棧過程,堆棧地址不斷遞減,一些黑客就是在堆棧中修改函數返回地址,執行自己的代碼來達到執行自己插入的代碼段的目的.
總之,函數在堆棧中的分佈情況是:地址從高到低,依次是:函數參數列表,函數返回地址,函數執行代碼段.
堆棧中,各個函數的分佈情況是倒序的.即最後一個參數在列表中地址最高部分,第一個參數在列表地址的最低部分.參數在堆棧中的分佈情況如下:
最後一個參數
倒數第二個參數
...
第一個參數
函數返回地址
函數代碼段 - 示例代碼
void arg_test(int i, ...);
int main(int argc,char *argv[])
{
int int_size = _INTSIZEOF(int);
printf("int_size=%d/n", int_size);
arg_test(0, 4);
arg_cnt(4,1,2,3,4);
return 0;
}
void arg_test(int i, ...)
{
int j=0;
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, i);
printf("&i = %p/n", &i);//打印參數i在堆棧中的地址
printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);
//打印va_start之後arg_ptr地址,
//應該比參數i的地址高sizeof(int)個字節
//這時arg_ptr指向下一個參數的地址
j=*((int *)arg_ptr);
printf("%d %d/n", i, j);
j=va_arg(arg_ptr, int);
printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);
//打印va_arg後arg_ptr的地址
//應該比調用va_arg前高sizeof(int)個字節
//這時arg_ptr指向下一個參數的地址
va_end(arg_ptr);
printf("%d %d/n", i, j);
} - 代碼說明:
int int_size = _INTSIZEOF(int);得到int類型所佔字節數
va_start(arg_ptr, i); 得到第一個可變參數地址,根據定義(va_list)&v得到起始參數的地址, 再加上_INTSIZEOF(v) ,就是其實參數下一個參數的地址,即第一個可變參數地址.
j=va_arg(arg_ptr, int); 得到第一個參參數的值,並且arg_ptr指針上移一個_INTSIZEOF(int),即指向下一個可變參數的地址.
va_end(arg_ptr);置空arg_ptr,即arg_ptr=0;
總結:讀取可變參數的過程其實就是堆棧中,使用指針,遍歷堆棧段中的參數列表,從低地址到高地址一個一個地把參數內容讀出來的過程. - 在編程中應該注意的問題和解決辦法
雖然可以通過在堆棧中遍歷參數列表來讀出所有的可變參數,但是由於不知道可變參數有多少個,什麼時候應該結束遍歷,如果在堆棧中遍歷太多,那麼很可能讀取一些無效的數據.
解決辦法:a.可以在第一個起始參數中指定參數個數,那麼就可以在循環還中讀取所有的可變參數;b.定義一個結束標記,在調用函數的時候,在最後一個參數中傳遞這個標記,這樣在遍歷可變參數的時候,可以根據這個標記結束可變參數的遍歷;
下面是一段示例代碼:
//第一個參數定義可選參數個數,用於循環取初參數內容
void arg_cnt(int cnt, ...);
int main(int argc,char *argv[])
{
int int_size = _INTSIZEOF(int);
printf("int_size=%d/n", int_size);
arg_cnt(4,1,2,3,4);
return 0;
}
void arg_cnt(int cnt, ...)
{
int value=0;
int i=0;
int arg_cnt=cnt;
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, cnt);
for(i = 0; i < cnt; i++)
{
value = va_arg(arg_ptr,int);
printf("value%d=%d/n", i+1, value);
}
}
雖然可以根據上面兩個辦法解決讀取參數個數的問題,但是如果參數類型都是不定的,該怎麼辦,如果不知道參數的類型,即使讀到了參數也沒有辦法進行處理.解決辦法:可以自定義一些可能出現的參數類型,這樣在可變參數列表中,可以可變參數列表中的那類型,然後根據類型,讀取可變參數值,並進行準確地轉換.傳遞參數的時候可以這樣傳遞:參數數目,可變參數類型1,可變參數值1,可變參數類型2,可變參數值2,....
這裏給出一個完整的例子:
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
const int INT_TYPE = 100000;
const int STR_TYPE = 100001;
const int CHAR_TYPE = 100002;
const int LONG_TYPE = 100003;
const int FLOAT_TYPE = 100004;
const int DOUBLE_TYPE = 100005;
//第一個參數定義可選參數個數,用於循環取初參數內容
//可變參數採用arg_type,arg_value...的形式傳遞,以處理不同的可變參數類型
void arg_type(int cnt, ...);
//第一個參數定義可選參數個數,用於循環取初參數內容
void arg_cnt(int cnt, ...);
//測試va_start,va_arg的使用方法,函數參數在堆棧中的地址分佈情況
void arg_test(int i, ...);
int main(int argc,char *argv[])
{
int int_size = _INTSIZEOF(int);
printf("int_size=%d/n", int_size);
arg_test(0, 4);
arg_cnt(4,1,2,3,4);
arg_type(2, INT_TYPE, 222, STR_TYPE, "ok,hello world!");
return 0;
}
void arg_test(int i, ...)
{
int j=0;
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, i);
printf("&i = %p/n", &i);//打印參數i在堆棧中的地址
printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);
//打印va_start之後arg_ptr地址,
//應該比參數i的地址高sizeof(int)個字節
//這時arg_ptr指向下一個參數的地址
j=*((int *)arg_ptr);
printf("%d %d/n", i, j);
j=va_arg(arg_ptr, int);
printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);
//打印va_arg後arg_ptr的地址
//應該比調用va_arg前高sizeof(int)個字節
//這時arg_ptr指向下一個參數的地址
va_end(arg_ptr);
printf("%d %d/n", i, j);
}
void arg_cnt(int cnt, ...)
{
int value=0;
int i=0;
int arg_cnt=cnt;
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, cnt);
for(i = 0; i < cnt; i++)
{
value = va_arg(arg_ptr,int);
printf("value%d=%d/n", i+1, value);
}
}
void arg_type(int cnt, ...)
{
int arg_type = 0;
int int_value=0;
int i=0;
int arg_cnt=cnt;
char *str_value = NULL;
va_list arg_ptr;
va_start(arg_ptr, cnt);
for(i = 0; i < cnt; i++)
{
arg_type = va_arg(arg_ptr,int);
switch(arg_type)
{
case INT_TYPE:
int_value = va_arg(arg_ptr,int);
printf("value%d=%d/n", i+1, int_value);
break;
case STR_TYPE:
str_value = va_arg(arg_ptr,char*);
printf("value%d=%d/n", i+1, str_value);
break;
default:
break;
}
}
}
