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C++-----勇者無敵  
流媒體、分布式實時系統、外掛、設計模式、C#
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當你的函數的參數個數不確定時,就可以使用上述宏進行動態處理,這無疑為你的程序增加了靈活性。

Example:

用法1:
func( Type para1, Type para2, Type para3, ... )
{
    /****** Step 1 ******/
    va_list ap;
    va_start( ap, para3 ); //
一定要“...”之前的那個參數
   
    /****** Step 2 ******/
    //
此時ap指向第一個可變參數
    //
調用va_arg取得里面的值
    Type xx = va_arg( ap, Type );
   
    //Type
一定要相同,如:
    //char *p = va_arg( ap, char *);
    //int i = va_arg( ap, int );

    //如果有多個參數繼續調用va_arg

    /****** Step 3 ******/
    va_end(ap); //For robust!
}

用法2:

CString AppendString(CString str1,...)//一個連接字符串的函數,參數個數可以動態變化
{
      LPCTSTR str=str1;//str需為指針類型,因為va_arg宏返回的是你的參數的指針,但是如果你的參數為int等簡                       //單類型,則不必為指針,因為變量名實際上即是指針。
      CString res;
      va_list marker;     //你的類型鏈表
      va_start(marker,str1);//初始化你的marker鏈表

      while(str!="ListEnd")//ListEnd:參數的結束標志,十分重要,在實際中需自行指定
      {
          res+=str;
          str=va_arg(marker,CString);//取得下一個指針
      }
      va_end(marker);//結束,與va_start合用
      return res;
}

int main()
{
      CString    str=AppendString("xu","zhi","hong","ListEnd");
      cout<<str.GetBuffer(str.GetLength())<<endl;
      return 0;
}

輸出 xuzhihong
CString AppendString(CString str1,...),因為連接字符串的參數可以動態變化,你不知用戶要進行連接的字符串個數是多少,所以你可以用來代替。但是要注意的是你的函數要有一個參數作為標志來表示結束,否則會出錯。在上例中用ListEnd作為結束符。還有va_arg返回的是你參數內容的指針。上例在支持MFC程序的console下運行通過。

可變參數函數的原型聲明格式為:

type VAFunction(type arg1, type arg2, … );

參數可以分為兩部分:個數確定的固定參數和個數可變的可選參數。函數至少需要一個固定參數,固定參數的聲明和普通函數一樣;可選參數由于個數不確定,聲明時用"…"表示。固定參數和可選參數公同構成一個函數的參數列表。

借助上面這個簡單的例2,來看看各個va_xxx的作用。

va_list arg_ptr:定義一個指向個數可變的參數列表指針;

va_start(arg_ptr, argN):使參數列表指針arg_ptr指向函數參數列表中的第一個可選參數,說明:argN是位于第一個可選參數之前的固定參數,(或者說,最后一個 固定參數;…之前的一個參數),函數參數列表中參數在內存中的順序與函數聲明時的順序是一致的。如果有一va函數的聲明是void va_test(char a, char b, char c, …),則它的固定參數依次是a,b,c,最后一個固定參數argN為c,因此就是va_start(arg_ptr, c)。

va_arg(arg_ptr, type):返回參數列表中指針arg_ptr所指的參數,返回類型為type,并使指針arg_ptr指向參數列表中下一個參數。

va_copy(dest, src):dest,src的類型都是va_list,va_copy()用于復制參數列表指針,將dest初始化為src。

va_end(arg_ptr):清空參數列表,并置參數指針arg_ptr無效。說明:指針arg_ptr被置無效后,可以通過調用va_start ()、va_copy()恢復arg_ptr。每次調用va_start() / va_copy()后,必須得有相應的va_end()與之匹配。參數指針可以在參數列表中隨意地來回移動,但必須在va_start() … va_end()之內。

va函數的實現就是對參數指針的使用和控制。


typedef char *   va_list;   // x86平臺下va_list的定義


函數的固定參數部分,可以直接從函數定義時的參數名獲得;對于可選參數部分,先將指針指向第一個可選參數,然后依次后移指針,根據與結束標志的比較來判斷是否已經獲得全部參數。因此,va函數中結束標志必須事先約定好,否則,指針會指向無效的內存地址,導致出錯。

這里,移動指針使其指向下一個參數,那么移動指針時的偏移量是多少呢,沒有具體答案,因為這里涉及到內存對齊(alignment)問題,內存對齊跟具體 使用的硬件平臺有密切關系,比如大家熟知的32位x86平臺規定所有的變量地址必須是4的倍數(sizeof(int) = 4)。va機制中用宏_INTSIZEOF(n)來解決這個問題,沒有這些宏,va的可移植性無從談起。

首先介紹宏_INTSIZEOF(n),它求出變量占用內存空間的大小,是va的實現的基礎。


#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 )                            // 將指針置為無效


下表是針對函數int TestFunc(int n1, int n2, int n3, …)

參數傳遞時的內存堆棧情況。(C編譯器默認的參數傳遞方式是__cdecl。)

對該函數的調用為int result = TestFunc(a, b, c, d. e); 其中e為結束標志。


從上圖中可以很清楚地看出va_xxx宏如此編寫的原因。

1. va_start。為了得到第一個可選參數的地址,我們有三種辦法可以做到:

A) = &n3 + _INTSIZEOF(n3)

// 最后一個固定參數的地址 + 該參數占用內存的大小

B) = &n2 + _INTSIZEOF(n3) + _INTSIZEOF(n2)

// 中間某個固定參數的地址 + 該參數之后所有固定參數占用的內存大小之和

C) = &n1 + _INTSIZEOF(n3) + _INTSIZEOF(n2) + _INTSIZEOF(n1)

// 第一個固定參數的地址 + 所有固定參數占用的內存大小之和

從編譯器實現角度來看,方法B),方法C)為了求出地址,編譯器還需知道有多少個固定參數,以及它們的大小,沒有把問題分解到最簡單,所以不是很聰明的途 徑,不予采納;相對來說,方法A)中運算的兩個值則完全可以確定。va_start()正是采用A)方法,接受最后一個固定參數。調用va_start ()的結果總是使指針指向下一個參數的地址,并把它作為第一個可選參數。在含多個固定參數的函數中,調用va_start()時,如果不是用最后一個固定 參數,對于編譯器來說,可選參數的個數已經增加,將給程序帶來一些意想不到的錯誤。(當然如果你認為自己對指針已經知根知底,游刃有余,那么,怎么用就隨 你,你甚至可以用它完成一些很優秀(高效)的代碼,但是,這樣會大大降低代碼的可讀性。)

注意:宏va_start是對參數的地址進行操作的,要求參數地址必須是有效的。一些地址無效的類型不能當作固定參數類型。比如:寄存器類型,它的地址不是有效的內存地址值;數組和函數也不允許,他們的長度是個問題。因此,這些類型時不能作為va函數的參數的。

2. va_arg身兼二職:返回當前參數,并使參數指針指向下一個參數。

初看va_arg宏定義很別扭,如果把它拆成兩個語句,可以很清楚地看出它完成的兩個職責。


#define va_arg(ap,t)    ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址
// 將( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )拆成:
/* 指針ap指向下一個參數的地址 */
1. ap += _INTSIZEOF(t);         // 當前,ap已經指向下一個參數了
/* ap減去當前參數的大小得到當前參數的地址,再強制類型轉換后返回它的值 */
2. return *(t *)( ap - _INTSIZEOF(t))


回想到printf/scanf系列函數的%d %s之類的格式化指令,我們不難理解這些它們的用途了- 明示參數強制轉換的類型。

(注:printf/scanf沒有使用va_xxx來實現,但原理是一致的。)

3.va_end很簡單,僅僅是把指針作廢而已。

#define va_end(ap) (ap = (va_list)0) // x86平臺

四、 簡潔、靈活,也有危險

從va的實現可以看出,指針的合理運用,把C語言簡潔、靈活的特性表現得淋漓盡致,叫人不得不佩服C的強大和高效。不可否認的是,給編程人員太多自由空間必然使程序的安全性降低。va中,為了得到所有傳遞給函數的參數,需要用va_arg依次遍歷。其中存在兩個隱患:

1)如何確定參數的類型。

va_arg在類型檢查方面與其說非常靈活,不如說是很不負責,因為是強制類型轉換,va_arg都把當前指針所指向的內容強制轉換到指定類型;

2)結束標志。如果沒有結束標志的判斷,va將按默認類型依次返回內存中的內容,直到訪問到非法內存而出錯退出。例2中SqSum()求的是自然數的平方 和,所以我把負數和0作為它的結束標志。例如scanf把接收到的回車符作為結束標志,大家熟知的printf()對字符串的處理用'\0'作為結束標 志,無法想象C中的字符串如果沒有'\0', 代碼將會是怎樣一番情景,估計那時最流行的可能是字符數組,或者是malloc/free。

允許對內存的隨意訪問,會留給不懷好意者留下攻擊的可能。當處理cracker精心設計好的一串字符串后,程序將跳轉到一些惡意代碼區域執行,以使cracker達到其攻擊目的。(常見的exploit攻擊)所以,必需禁止對內存的隨意訪問和嚴格控制內存訪問邊界。

posted on 2008-07-25 10:26 李明坤 閱讀(999) 評論(0)  編輯 收藏 引用
 
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