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一、什么是可變參數(shù)
我們?cè)贑語(yǔ)言編程中有時(shí)會(huì)遇到一些參數(shù)個(gè)數(shù)可變的函數(shù),例如printf()函數(shù),其函數(shù)原型為:
int printf( const char* format, ...);
它除了有一個(gè)參數(shù)format固定以外,后面跟的參數(shù)的個(gè)數(shù)和類(lèi)型是可變的（用三個(gè)點(diǎn)“…”做參數(shù)占位符）,實(shí)際調(diào)用時(shí)可以有以下的形式: printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);????
以上這些東西已為大家所熟悉。但是究竟如何寫(xiě)可變參數(shù)的C函數(shù)以及這些可變參數(shù)的函數(shù)編譯器是如何實(shí)現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題卻一直困擾了我好久。本文就這個(gè)翁飩幸恍┨教?希望能對(duì)大家有些幫助.
long sum(int i,...)
{
??int *p,j;
??long s = 0;
??p = &i+1;
??for (j=0;j<i;j++)
????s += p[j];
???return s;
}
long Sum = sum(3,1,2,3);
printf("%ld",Sum);
Sum == 6
二、寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的可變參數(shù)的C函數(shù)
先看例子程序。該函數(shù)至少有一個(gè)整數(shù)參數(shù),其后占位符…，表示后面參數(shù)的個(gè)數(shù)不定. 在這個(gè)例子里，所有的輸入?yún)?shù)必須都是整數(shù)，函數(shù)的功能只是打印所有參數(shù)的值.
函數(shù)代碼如下：
//示例代碼1：可變參數(shù)函數(shù)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;?????//可變參數(shù)的數(shù)目
????va_start(arg_ptr,start); //以固定參數(shù)的地址為起點(diǎn)確定變參的內(nèi)存起始地址。
????do
????{
????????++nArgCout;
????????printf("the %d th arg: %d",nArgCout,nArgValue);?????//輸出各參數(shù)的值
????????nArgValue = va_arg(arg_ptr,int);??????????????????????//得到下一個(gè)可變參數(shù)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;
}
下面解釋一下這些代碼
從這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)可以看到,我們使用可變參數(shù)應(yīng)該有以下步驟:
⑴由于在程序中將用到以下這些宏:
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在這里是variable-argument(可變參數(shù))的意思.
這些宏定義在stdarg.h中,所以用到可變參數(shù)的程序應(yīng)該包含這個(gè)頭文件.
⑵函數(shù)里首先定義一個(gè)va_list型的變量,這里是arg_ptr,這個(gè)變
量是存儲(chǔ)參數(shù)地址的指針.因?yàn)榈玫絽?shù)的地址之后，再結(jié)合參數(shù)的類(lèi)型，才能得到參數(shù)的值。
⑶然后用va_start宏初始化⑵中定義的變量arg_ptr,這個(gè)宏的第二個(gè)參數(shù)是可變參數(shù)列表的前一個(gè)參數(shù),即最后一個(gè)固定參數(shù).
⑷然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可變參數(shù)的地址,得到這個(gè)地址之后，結(jié)合參數(shù)的類(lèi)型，就可以得到參數(shù)的值。
⑸設(shè)定結(jié)束條件，這里的條件就是判斷參數(shù)值是否為-1。注意被調(diào)的函數(shù)在調(diào)用時(shí)是不知道可變參數(shù)的正確數(shù)目的，程序員必須自己在代碼中指明結(jié)束條件。至于為什么它不會(huì)知道參數(shù)的數(shù)目，讀者在看完這幾個(gè)宏的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制后，自然就會(huì)明白。
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(二)可變參數(shù)在編譯器中的處理
我們知道va_start,va_arg,va_end是在stdarg.h中被定義成宏的, 由于1)硬件平臺(tái)的不同
2)編譯器的不同,所以定義的宏也有所不同,下面看一下VC++6.0中stdarg.h里的代碼（文件的路徑為VC安裝目錄下的\vc98\
include\stdarg.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 )
下面我們解釋這些代碼的含義：
1、首先把va_list被定義成char*，這是因?yàn)樵谖覀兡壳八玫腜C機(jī)上，字符指針類(lèi)型可以用來(lái)存儲(chǔ)內(nèi)存單元地址。而在有的機(jī)器上va_list是被定義成void*的
2、定義_INTSIZEOF(n)主要是為了某些需要內(nèi)存的對(duì)齊的系統(tǒng).這個(gè)宏的目的是為了得到最后一個(gè)固定參數(shù)的實(shí)際內(nèi)存大?gt;>Ｔ諼業(yè)幕魃現(xiàn)苯佑胹izeof運(yùn)朔創(chuàng)媯猿絳虻腦誦薪峁掛裁揮杏跋臁＃ê笪慕吹轎易約旱氖迪鄭?
3、va_start的定義為 &v+_INTSIZEOF(v)
,這里&v是最后一個(gè)固定參數(shù)的起始地址，再加上其實(shí)際占用大小后，就得到了第一個(gè)可變參數(shù)的起始內(nèi)存地址。所以我們運(yùn)行va_start
(ap, v)以后,ap指向第一個(gè)可變參數(shù)在的內(nèi)存地址,有了這個(gè)地址，以后的事情就簡(jiǎn)單了。
這里要知道兩個(gè)事情：
????⑴在intel+windows的機(jī)器上，函數(shù)棧的方向是向下的，棧頂指針的內(nèi)存地址低于棧底指針，所以先進(jìn)棧的數(shù)據(jù)是存放在內(nèi)存的高地址處。
????(2)在VC等絕大多數(shù)C編譯器中，默認(rèn)情況下，參數(shù)進(jìn)棧的順序是由右向左的，因此，參數(shù)進(jìn)棧以后的內(nèi)存模型如下圖所示：最后一個(gè)固定參數(shù)的地址位于第一個(gè)可變參數(shù)之下，并且是連續(xù)存儲(chǔ)的。
|——————————————————————————|
|??最后一個(gè)可變參數(shù)?????????????|???->高內(nèi)存地址處
|——————————————————————————|
???...................
|——————————————————————————|
|??第N個(gè)可變參數(shù)??????????????|?????->va_arg(arg_ptr,int)后arg_ptr所指的地方,
|???????????????????????????????|?????即第N個(gè)可變參數(shù)的地址。
|——————————————— |?????
???………………………….
|——————————————————————————|
|??第一個(gè)可變參數(shù)???????????????|?????->va_start(arg_ptr,start)后arg_ptr所指的地方
|???????????????????????????????|?????即第一個(gè)可變參數(shù)的地址
|——————————————— |?????
|———————————————————————— ——|
|???????????????????????????????|
|??最后一個(gè)固定參數(shù)?????????????|????-> start的起始地址
|—————————————— —|???????.................
|—————————————————————————— |
|???????????????????????????????|??
|——————————————— |??-> 低內(nèi)存地址處
(4) va_arg():有了va_start的良好基礎(chǔ)，我們?nèi)〉昧说谝粋€(gè)可變參數(shù)的地址，在va_arg()里的任務(wù)就是根據(jù)指定的參數(shù)類(lèi)型取得本參數(shù)的值，并且把指針調(diào)到弦桓霾問(wèn)鈉鶚嫉刂貳?
因此，現(xiàn)在再來(lái)看va_arg()的實(shí)現(xiàn)就應(yīng)該心中有數(shù)了：
#define va_arg(ap,t)????( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
這個(gè)宏做了兩個(gè)事情，
???????①用用戶(hù)輸入的類(lèi)型名對(duì)參數(shù)地址進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換，得到用戶(hù)所需要的值
???②計(jì)算出本參數(shù)的實(shí)際大小，將指針調(diào)到本參數(shù)的結(jié)尾，也就是下一個(gè)參數(shù)的首地址，以便后續(xù)處理。
(5)va_end宏的解釋?zhuān)簒86平臺(tái)定義為ap=(char*)0;使ap不再
指向堆棧,而是跟NULL一樣.有些直接定義為((void*)0),這樣編譯器不會(huì)為va_end產(chǎn)生代碼,例如gcc在linux的x86平臺(tái)就是這
樣定義的. 在這里大家要注意一個(gè)問(wèn)題:由于參數(shù)的地址用于va_start宏,所以參數(shù)不能聲明為寄存器變量或作為函數(shù)或數(shù)組類(lèi)型.
關(guān)于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(tǒng)和硬件平臺(tái)的定義有些不同,但原理卻是相似的.
(三)可變參數(shù)在編程中要注意的問(wèn)題
因?yàn)関a_start, va_arg, va_end等定義成宏,所以它顯得很愚蠢,
可變參數(shù)的類(lèi)型和個(gè)數(shù)完全在該函數(shù)中由程序代碼控制,它并不能智能 地識(shí)別不同參數(shù)的個(gè)數(shù)和類(lèi)型.
有人會(huì)問(wèn):那么printf中不是實(shí)現(xiàn)了智能識(shí)別參數(shù)嗎?那是因?yàn)楹瘮?shù)
printf是從固定參數(shù)format字符串來(lái)分析出參數(shù)的類(lèi)型,再調(diào)用va_arg
的來(lái)獲取可變參數(shù)的.也就是說(shuō),你想實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別可變參數(shù)的話是要通過(guò)在自己的程序里作判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的. 例如，在C的經(jīng)典教材《the c
programming language》的7.3節(jié)中就給出了一個(gè)printf的可能實(shí)現(xiàn)方式，由于篇幅原因這里不再敘述。
（四）小結(jié):
1、標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)的中的三個(gè)宏的作用只是用來(lái)確定可變參數(shù)列表中每個(gè)參數(shù)的內(nèi)存地址，編譯器是不知道參數(shù)的實(shí)際數(shù)目的。
2、在實(shí)際應(yīng)用的代碼中，程序員必須自己考慮確定參數(shù)數(shù)目的辦法，如
⑴在固定參數(shù)中設(shè)標(biāo)志—— printf函數(shù)就是用這個(gè)辦法。后面也有例子。
⑵在預(yù)先設(shè)定一個(gè)特殊的結(jié)束標(biāo)記，就是說(shuō)多輸入一個(gè)可變參數(shù)，調(diào)用時(shí)要將最后一個(gè)可變參數(shù)的值設(shè)置成這個(gè)特殊的值，在函數(shù)體中根據(jù)這個(gè)值判斷是否達(dá)到參數(shù)的結(jié)尾。本文前面的代碼就是采用這個(gè)辦法.
無(wú)論采用哪種辦法，程序員都應(yīng)該在文檔中告訴調(diào)用者自己的約定。
3、實(shí)現(xiàn)可變參數(shù)的要點(diǎn)就是想辦法取得每個(gè)參數(shù)的地址，取得地址的辦法由以下幾個(gè)因素決定：
①函數(shù)棧的生長(zhǎng)方向
②參數(shù)的入棧順序
③CPU的對(duì)齊方式
④內(nèi)存地址的表達(dá)方式
結(jié)合源代碼，我們可以看出va_list的實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)，最后va_end的存在則是良好編程風(fēng)格的體現(xiàn)，將不再使用的指針設(shè)為NULL,這樣可以防止以后的誤操作。
4、取得地址后，再結(jié)合參數(shù)的類(lèi)型，程序員就可以正確的處理參數(shù)了。理解了以上要點(diǎn)，相信稍有經(jīng)驗(yàn)的讀者就可以寫(xiě)出適合于自己機(jī)器的實(shí)現(xiàn)來(lái)。下面臼且桓隼?
（五）擴(kuò)展——自己實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的可變參數(shù)的函數(shù)。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的printf函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，參考了<The C Programming Language>中的156頁(yè)的例子，讀者可以結(jié)合書(shū)上的代碼與本文參照。
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
void myprintf(char* fmt, ...)????????//一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)似于printf的實(shí)現(xiàn)，//參數(shù)必須都是int 類(lèi)型
{
????char* pArg=NULL;???????????????//等價(jià)于原來(lái)的va_list
????char c;
????
????pArg = (char*) &fmt;??????????//注意不要寫(xiě)成p = fmt !!因?yàn)檫@里要對(duì)//參數(shù)取址，而不是取值
????pArg += sizeof(fmt);?????????//等價(jià)于原來(lái)的va_start??????????
????do
????{
????????c =*fmt;
????????if (c != '%')
????????{
????????????putchar(c);????????????//照原樣輸出字符
????????}
????????else
{
//按格式字符輸出數(shù)據(jù)
????????????switch(*++fmt)
{
????????????case 'd':
????????????????printf("%d",*((int*)pArg));???????????
????????????????break;
????????????case 'x':
????????????????printf("%#x",*((int*)pArg));
????????????????break;
????????????default:
????????????????break;
????????????}
????????????pArg += sizeof(int);???????????????//等價(jià)于原來(lái)的va_arg
????????}
????????++fmt;
????}while (*fmt != '\0');
????pArg = NULL;???????????????????????????????//等價(jià)于va_end
????return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
????int i = 1234;
????int j = 5678;
????
????myprintf("the first test:i=%d",i,j);
????myprintf("the secend test:i=%d; %x;j=%d;",i,0xabcd,j);
????system("pause");
????return 0;
}
在intel+win2k+vc6的機(jī)器執(zhí)行結(jié)果如下：
the first test:i=1234
the secend test:i=1234; 0xabcd;j=5678;
#include <stdarg.h>//不定數(shù)目參數(shù)需要的宏
int max(int n,int num,...)
{
va_list x;//說(shuō)明變量x
va_start(x,num);//x被初始化為指向num后的第一個(gè)參數(shù)
int m=num;
for(int i=1;i<n;i++)
{
//將變量x所指向的int類(lèi)型的值賦給y,同時(shí)使x指向下一個(gè)參數(shù)
int y=va_arg(x,int);
if(y>m)m=y;
}
va_end(x);//清除變量x
return m;
}
main()
{
????printf("%d,%d",max(3,5,56),max(6,0,4,32,45,533));
}