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            c語言中可變參數(shù)函數(shù)的設(shè)計

            1,首先,怎么得到參數(shù)的值。對于一般的函數(shù),我們可以通過參數(shù)對應(yīng)在參數(shù)列表里的標(biāo)識符來得到。但是參數(shù)可變函數(shù)那些可變的參數(shù)是沒有參數(shù)標(biāo)識符的,它只有“…”,所以通過標(biāo)識符來得到是不可能的,我們只有另辟途徑。

            我們知道函數(shù)調(diào)用時都會分配棧空間,而函數(shù)調(diào)用機制中的棧結(jié)構(gòu)如下圖所示:

                                   |     ......     |

                                   ------------------

                                   |     參數(shù)2      |

                                   ------------------

                                   |     參數(shù)1      |

                                   ------------------

                                   |    返回地址    |

                                   ------------------

                                   |調(diào)用函數(shù)運行狀態(tài)|

                                   ------------------

            可見,參數(shù)是連續(xù)存儲在棧里面的,那么也就是說,我們只要得到可變參數(shù)的前一個參數(shù)的地址,就可以通過指針訪問到那些可變參數(shù)。但是怎么樣得到可變參數(shù)的前一個參數(shù)的地址呢?不知道你注意到?jīng)]有,參數(shù)可變函數(shù)在可變參數(shù)之前必有一個參數(shù)是固定的,并使用標(biāo)識符,而且通常被聲明為char*類型,printf函數(shù)也不例外。這樣的話,我們就可以通過這個參數(shù)對應(yīng)的標(biāo)識符來得到地址,從而訪問其他參數(shù)變得可能。我們可以寫一個測試程序來試一下:

            #include <stdio.h>



            void va_test(char* fmt,...);//參數(shù)可變的函數(shù)聲明



            void main()

            {

                int a=1,c=55;

                   char b='b';

                va_test("",a,b,c);//用四個參數(shù)做測試

            }



            void va_test(char* fmt,...) //參數(shù)可變的函數(shù)定義,注意第一個參數(shù)為char* fmt

            {

               char *p=NULL;



                  p=(char *)&fmt;//注意不是指向fmt,而是指向&fmt,并且強制轉(zhuǎn)化為char *,以便一個一個字節(jié)訪問

                  for(int i = 0;i<16;i++)//16是通過計算的值(參數(shù)個數(shù)*4個字節(jié)),只是為了測試,暫且將就一下

                  {

                            printf("%.4d ",*p);//輸出p指針指向地址的值

                    p++;

                  }

            }



            編譯運行的結(jié)果為

            0056 0000 0066 0000 | 0001 0000 0000 0000 | 0098 0000 0000 0000 | 0055 0000 0000 0000



            由運行結(jié)果可見,通過這樣方式可以逐一獲得可變參數(shù)的值。

            至于為什么通常被聲明為char*類型,我們慢慢看來。

            2,怎樣確定參數(shù)類型和數(shù)量

            通過上述的方式,我們首先解決了取得可變參數(shù)值的問題,但是對于一個參數(shù),值很重要,其類型同樣舉足輕重,而對于一個函數(shù)來講參數(shù)個數(shù)也非常重要,否則就會產(chǎn)生了一系列的麻煩來。通過訪問存儲參數(shù)的棧空間,我們并不能得到關(guān)于類型的任何信息和參數(shù)個數(shù)的任何信息。我想你應(yīng)該想到了——使用char *參數(shù)。Printf函數(shù)就是這樣實現(xiàn)的,它把后面的可變參數(shù)類型都放到了char *指向的字符數(shù)組里,并通過%來標(biāo)識以便與其它的字符相區(qū)別,從而確定了參數(shù)類型也確定了參數(shù)個數(shù)。其實,用何種方式來到達(dá)這樣的效果取決于函數(shù)的實現(xiàn)。比如說,定義一個函數(shù),預(yù)知它的可變參數(shù)類型都是int,那么固定參數(shù)完全可以用int類型來替換char*類型,因為只要得到參數(shù)個數(shù)就可以了。

            3,言歸正傳

               我想到了這里,大概的輪廓已經(jīng)呈現(xiàn)出來了。本來想就此作罷的(我的惰性使然),但是一想到如果不具實用性便可能是一堆廢物,枉費我打了這么些字,決定還是繼續(xù)下去。

               我是比較抵制用那些不明所以的宏定義的,所以在上面的闡述里一點都沒有涉及定義在<stdarg.h>的va(variable-argument)宏。事實上,當(dāng)時讓我產(chǎn)生極大疑惑和好奇的正是這幾個宏定義。但是現(xiàn)在我們不得不要去和這些宏定義打打交道,畢竟我們在討生計的時候還得用上他們,這也是我曰之為“言歸正傳”的理由。

               好了,我們來看一下那些宏定義。

               打開<stdarg.h>文件,找一下va_*的宏定義,發(fā)現(xiàn)不單單只有一組,但是在各組定義前都會有宏編譯。宏編譯指示的是不同硬件平臺和編譯器下用怎樣的va宏定義。比較一下,不同之處主要在偏移量的計算上。我們還是拿個典型又熟悉的——X86的相關(guān)宏定義:

            1)typedef char * va_list;

            2)#define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )



            3)#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )

            4)#define va_arg(ap,t)    ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )

            5)#define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )



            我們逐一看來:

            第一個我想不必說了,類型定義罷了。第二個是頗有些來頭的,我們也不得不搞懂它,因為后面的兩個關(guān)鍵的宏定義都用到了。不知道你夠不夠細(xì)心,有沒有發(fā)現(xiàn)在上面的測試程序中,第二個可變參數(shù)明明是char類型,可是在輸出結(jié)果中占了4個byte。難道所有的參數(shù)都會占4個byte的空間?那如果是double類型的參數(shù),且不是會丟失數(shù)據(jù)!如果你不嫌麻煩的話,再去做個測試吧,在上面的測試程序中用一個double類型(長度為8byte)和一個long double類型(長度為10byte)做可變參數(shù)。發(fā)現(xiàn)什么?double類型占了8byte,而long double占了12byte。好像都是4的整數(shù)倍哦。不得不引出另一個概念了“對齊(alignment)”,所謂對齊,對Intel80x86 機器來說就是要求每個變量的地址都是sizeof(int)的倍數(shù)。原來我們搞錯了,char類型的參數(shù)只占了1byte,但是它后面的參數(shù)因為對齊的關(guān)系只能跳過3byte存儲,而那3byte也就浪費掉了。那為什么要對齊?因為在對齊方式下,CPU 的運行效率要快得多(舉個例子吧,要說明的是下面的例子是我從網(wǎng)上摘錄下來的,不記得出處了。

            示例:如下圖,當(dāng)一個long 型數(shù)(如圖中l(wèi)ong1)在內(nèi)存中的位置正好與內(nèi)存的字邊界對齊時,CPU 存取這個數(shù)只需訪問一次內(nèi)存,而當(dāng)一個long 型數(shù)(如圖中的long2)在內(nèi)存中的位置跨越了字邊界時,CPU 存取這個數(shù)就需要多次訪問內(nèi)存,如i960cx 訪問這樣的數(shù)需讀內(nèi)存三次(一個BYTE、一個SHORT、一個BYTE,由CPU 的微代碼執(zhí)行,對軟件透明),所以對齊方式下CPU 的運行效率明顯快多了。

            1       8       16      24      32  

            ------- ------- ------- ---------

            | long1 | long1 | long1 | long1 |

            ------- ------- ------- ---------

            |        |        |         | long2 |

            ------- ------- ------- ---------

            | long2 | long2 | long2 |        |

            ------- ------- ------- ---------

            | ....)。好像扯得有點遠(yuǎn)來,但是有助于對_INTSIZEOF(n)的理解。位操作對于我來說是玄的東東。單個位運算還應(yīng)付得來,而這樣一個表達(dá)式擺在面前就暈了。怎么辦?菜鳥自有菜的辦法。(待續(xù))


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            C語言中的可變參數(shù)函數(shù)    CSDN Blog推出文章指數(shù)概念,文章指數(shù)是對Blog文章綜合評分后推算出的,綜合評分項分別是該文章的點擊量,回復(fù)次數(shù),被網(wǎng)摘收錄數(shù)量,文章長度和文章類型;滿分100,每月更新一次。

            第一篇

            C語言編程中有時會遇到一些參數(shù)個數(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, ...);

            它除了有一個參數(shù)format固定以外,后面跟的參數(shù)的個數(shù)和類型是可變的(用三個點“…”做參數(shù)占位符),實際調(diào)用時可以有以下的形式:

            printf("%d",i);
            printf("%s",s);
            printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);  

            一個簡單的可變參數(shù)的C函數(shù)

                 先看例子程序。該函數(shù)至少有一個整數(shù)參數(shù),其后占位符…,表示后面參數(shù)的個數(shù)不定。在這個例子里,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。從這個函數(shù)的實現(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)該包含這個頭文件。

            ⑵函數(shù)里首先定義一個va_list型的變量,這里是arg_ptr,這個變量是存儲參數(shù)地址的指針.因為得到參數(shù)的地址之后,再結(jié)合參數(shù)的類型,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,這個宏的第二個參數(shù)是可變參數(shù)列表的前一個參數(shù),即最后一個固定參數(shù)。

            ⑷然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可變參數(shù)的地址,得到這個地址之后,結(jié)合參數(shù)的類型,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。至于為什么它不會知道參數(shù)的數(shù)目,在看完這幾個宏的內(nèi)部實現(xiàn)機制后,自然就會明白。

            第二篇

            C語言之可變參數(shù)問題



            C語言中有一種長度不確定的參數(shù),形如:"…",它主要用在參數(shù)個數(shù)不確定的函數(shù)中,我們最容易想到的例子是printf函數(shù)。

              原型:

              int printf( const char *format [, argument]... );

              使用例:

              printf("Enjoy yourself everyday!\n");

              printf("The value is %d!\n", value);

              這種可變參數(shù)可以說是C語言一個比較難理解的部分,這里會由幾個問題引發(fā)一些對它的分析。

              注意:在C++中有函數(shù)重載(overload)可以用來區(qū)別不同函數(shù)參數(shù)的調(diào)用,但它還是不能表示任意數(shù)量的函數(shù)參數(shù)。

              問題:printf的實現(xiàn)

              請問,如何自己實現(xiàn)printf函數(shù),如何處理其中的可變參數(shù)問題? 答案與分析:

              在標(biāo)準(zhǔn)C語言中定義了一個頭文件專門用來對付可變參數(shù)列表,它包含了一組宏,和一個va_list的typedef聲明。一個典型實現(xiàn)如下:

              typedef char* va_list;

              #define va_start(list) list = (char*)&va_alist

              #define va_end(list)

              #define va_arg(list, mode)\

              ((mode*) (list += sizeof(mode)))[-1]

              自己實現(xiàn)printf:

              #include

              int printf(char* format, …)

              {

              va_list ap;

              va_start(ap, format);

              int n = vprintf(format, ap);

              va_end(ap);

              return n;

              }

              問題:運行時才確定的參數(shù)

              有沒有辦法寫一個函數(shù),這個函數(shù)參數(shù)的具體形式可以在運行時才確定?

              答案與分析:

              目前沒有"正規(guī)"的解決辦法,不過獨門偏方倒是有一個,因為有一個函數(shù)已經(jīng)給我們做出了這方面的榜樣,那就是main(),它的原型是:

              int main(int argc,char *argv[]);
            函數(shù)的參數(shù)是argc和argv。

              深入想一下,"只能在運行時確定參數(shù)形式",也就是說你沒辦法從聲明中看到所接受的參數(shù),也即是參數(shù)根本就沒有固定的形式。常用的辦法是你可以通過定義一個void *類型的參數(shù),用它來指向?qū)嶋H的參數(shù)區(qū),然后在函數(shù)中根據(jù)根據(jù)需要任意解釋它們的含義。這就是main函數(shù)中argv的含義,而argc,則用來表明實際的參數(shù)個數(shù),這為我們使用提供了進(jìn)一步的方便,當(dāng)然,這個參數(shù)不是必需的。

              雖然參數(shù)沒有固定形式,但我們必然要在函數(shù)中解析參數(shù)的意義,因此,理所當(dāng)然會有一個要求,就是調(diào)用者和被調(diào)者之間要對參數(shù)區(qū)內(nèi)容的格式,大小,有效性等所有方面達(dá)成一致,否則南轅北轍各說各話就慘了。

              問題:可變長參數(shù)的傳遞

              有時候,需要編寫一個函數(shù),將它的可變長參數(shù)直接傳遞給另外的函數(shù),請問,這個要求能否實現(xiàn)?

              答案與分析:

              目前,你尚無辦法直接做到這一點,但是我們可以迂回前進(jìn),首先,我們定義被調(diào)用函數(shù)的參數(shù)為va_list類型,同時在調(diào)用函數(shù)中將可變長參數(shù)列表轉(zhuǎn)換為va_list,這樣就可以進(jìn)行變長參數(shù)的傳遞了。看如下所示:

              void subfunc (char *fmt, va_list argp)

              {

              ...

              arg = va_arg (fmt, argp); /* 從argp中逐一取出所要的參數(shù) */

              ...

              }

              void mainfunc (char *fmt, ...)

              {

              va_list argp;

              va_start (argp, fmt); /* 將可變長參數(shù)轉(zhuǎn)換為va_list */

              subfunc (fmt, argp); /* 將va_list傳遞給子函數(shù) */

              va_end (argp);

              ...

              }

              問題:可變長參數(shù)中類型為函數(shù)指針

              我想使用va_arg來提取出可變長參數(shù)中類型為函數(shù)指針的參數(shù),結(jié)果卻總是不正確,為什么?

              答案與分析:

              這個與va_arg的實現(xiàn)有關(guān)。一個簡單的、演示版的va_arg實現(xiàn)如下:

              #define va_arg(argp, type) \

              (*(type *)(((argp) += sizeof(type)) - sizeof(type)))

              其中,argp的類型是char *。

              如果你想用va_arg從可變參數(shù)列表中提取出函數(shù)指針類型的參數(shù),例如

              int (*)(),則va_arg(argp, int (*)())被擴展為:

              (*(int (*)() *)(((argp) += sizeof (int (*)())) -sizeof (int (*)())))

              顯然,(int (*)() *)是無意義的。

              解決這個問題的辦法是將函數(shù)指針用typedef定義成一個獨立的數(shù)據(jù)類型,例如:

              typedef int (*funcptr)();

              這時候再調(diào)用va_arg(argp, funcptr)將被擴展為:

              (* (funcptr *)(((argp) += sizeof (funcptr)) - sizeof (funcptr)))

              這樣就可以通過編譯檢查了。

              問題:可變長參數(shù)的獲取

              有這樣一個具有可變長參數(shù)的函數(shù),其中有下列代碼用來獲取類型為float的實參:

              va_arg (argp, float);

              這樣做可以嗎?

              答案與分析:

              不可以。在可變長參數(shù)中,應(yīng)用的是"加寬"原則。也就是float類型被擴展成double;char, short被擴展成int。因此,如果你要去可變長參數(shù)列表中原來為float類型的參數(shù),需要用va_arg(argp, double)。對char和short類型的則用va_arg(argp, int)。

              問題:定義可變長參數(shù)的一個限制

              為什么我的編譯器不允許我定義如下的函數(shù),也就是可變長參數(shù),但是沒有任何的固定參數(shù)?

              int f (...)

              {

              ...

              }

              答案與分析:

              不可以。這是ANSI C 所要求的,你至少得定義一個固定參數(shù)。

              這個參數(shù)將被傳遞給va_start(),然后用va_arg()和va_end()來確定所有實際調(diào)用時可變長參數(shù)的類型和值。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
            如何判別可變參數(shù)函數(shù)的參數(shù)類型?

            函數(shù)形式如下:
            void   fun(char*   str,...)
            {
                  ......
            }

            若傳的參數(shù)個數(shù)大于1,如何判別第2個以后傳參的參數(shù)類型???
            最好有源碼說明!


            沒辦法判斷的


            如樓上所說,例如printf( "%d%c%s ",   ....)是通過格式串中的%d,   %c,   %s來確定后面參數(shù)的類型,其實你也可以參考這種方法來判斷不定參數(shù)的類型.


            無法判斷。可變參數(shù)實現(xiàn)主要通過三個宏實現(xiàn):va_start,   va_arg,   va_end。


            六、 擴展與思考

            個數(shù)可變參數(shù)在聲明時只需"..."即可;但是,我們在接受這些參數(shù)時不能"..."。va函數(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵就是如何得到參數(shù)列表中可選參數(shù),包括參數(shù)的值和類型。以上的所有實現(xiàn)都是基于來自stdarg.h的va_xxx的宏定義。 <思考>能不能不借助于va_xxx,自己實現(xiàn)VA呢?,我想到的方法是匯編。在C中,我們當(dāng)然就用C的嵌入?yún)R編來實現(xiàn),這應(yīng)該是可以做得到的。至于能做到什么程度,穩(wěn)定性和效率怎么樣,主要要看你對內(nèi)存和指針的控制了。

            參考資料

            1.IEEE和OpenGroup聯(lián)合開發(fā)的Single Unix specification Ver3;BR>
            2.Linux man手冊;

            3.x86匯編,還有一些安全編碼方面的資料。

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            [轉(zhuǎn)帖]對C/C++可變參數(shù)表的深層探索

            C/C++語言有一個不同于其它語言的特性,即其支持可變參數(shù),典型的函數(shù)如printf、scanf等可以接受數(shù)量不定的參數(shù)。如:
              printf ( "I love you" );
              printf ( "%d", a );
              printf ( "%d,%d", a, b );
              第一、二、三個printf分別接受1、2、3個參數(shù),讓我們看看printf函數(shù)的原型:
              int printf ( const char *format, ... );
              從函數(shù)原型可以看出,其除了接收一個固定的參數(shù)format以外,后面的參數(shù)用"…"表示。在C/C++語言中,"…"表示可以接受不定數(shù)量的參數(shù),理論上來講,可以是0或0以上的n個參數(shù)。
              本文將對C/C++可變參數(shù)表的使用方法及C/C++支持可變參數(shù)表的深層機理進(jìn)行探索。

              一. 可變參數(shù)表的用法
              1、相關(guān)宏
              標(biāo)準(zhǔn)C/C++包含頭文件stdarg.h,該頭文件中定義了如下三個宏:
            void va_start ( va_list arg_ptr, prev_param ); /* ANSI version */
            type va_arg ( va_list arg_ptr, type );
            void va_end ( va_list arg_ptr );
              在這些宏中,va就是variable argument(可變參數(shù))的意思;arg_ptr是指向可變參數(shù)表的指針;prev_param則指可變參數(shù)表的前一個固定參數(shù);type為可變參數(shù)的類型。va_list也是一個宏,其定義為typedef char * va_list,實質(zhì)上是一 char型指針。char型指針的特點是++、--操作對其作用的結(jié)果是增1和減1(因為sizeof(char)為1),與之不同的是int等其它類型指針的++、--操作對其作用的結(jié)果是增sizeof(type)或減sizeof(type),而且sizeof (type)大于1。
              通過va_start宏我們可以取得可變參數(shù)表的首指針,這個宏的定義為:
            #define va_start ( ap, v ) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
              顯而易見,其含義為將最后那個固定參數(shù)的地址加上可變參數(shù)對其的偏移后賦值給ap,這樣ap就是可變參數(shù)表的首地址。其中的_INTSIZEOF宏定義為:
            #define _INTSIZEOF(n) ((sizeof ( n ) + sizeof ( int ) - 1 ) & ~( sizeof( int ) - 1 ) )
              va_arg宏的意思則指取出當(dāng)前arg_ptr所指的可變參數(shù)并將ap指針指向下一可變參數(shù),其原型為:
            #define va_arg(list, mode) ((mode *)(list =(char *) ((((int)list + (__builtin_alignof(mode)<=4?3:7)) &(__builtin_alignof(mode)<=4?-4:-8))+sizeof(mode))))[-1]
              對這個宏的具體含義我們將在后面深入討論。
              而va_end宏被用來結(jié)束可變參數(shù)的獲取,其定義為:
            #define va_end ( list )
              可以看出,va_end ( list )實際上被定義為空,沒有任何真實對應(yīng)的代碼,用于代碼對稱,與va_start對應(yīng);另外,它還可能發(fā)揮代碼的"自注釋"作用。所謂代碼的"自注釋",指的是代碼能自己注釋自己。
              下面我們以具體的例子來說明以上三個宏的使用方法。
              2、一個簡單的例子
              #include <stdarg.h>
              /* 函數(shù)名:max
              * 功能:返回n個整數(shù)中的最大值
              * 參數(shù):num:整數(shù)的個數(shù) ...:num個輸入的整數(shù)
              * 返回值:求得的最大整數(shù)
              */
              int max ( int num, ... )
              {
               int m = -0x7FFFFFFF; /* 32系統(tǒng)中最小的整數(shù) */
               va_list ap;
               va_start ( ap, num );
               for ( int i= 0; i< num; i++ )
               {
                int t = va_arg (ap, int);
                if ( t > m )
                {
                 m = t;
                }
               }
               va_end (ap);
               return m;
              }
              /* 主函數(shù)調(diào)用max */
              int main ( int argc, char* argv[] )
              {
               int n = max ( 5, 5, 6 ,3 ,8 ,5); /* 求5個整數(shù)中的最大值 */
               cout << n;
               return 0;
              }
              函數(shù)max中首先定義了可變參數(shù)表指針ap,而后通過va_start ( ap, num )取得了參數(shù)表首地址(賦給了ap),其后的for循環(huán)則用來遍歷可變參數(shù)表。這種遍歷方式與我們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中經(jīng)常看到的遍歷方式是類似的。
              函數(shù)max看起來簡潔明了,但是實際上printf的實現(xiàn)卻遠(yuǎn)比這復(fù)雜。max函數(shù)之所以看起來簡單,是因為:
              (1) max函數(shù)可變參數(shù)表的長度是已知的,通過num參數(shù)傳入;
              (2) max函數(shù)可變參數(shù)表中參數(shù)的類型是已知的,都為int型。
              而printf函數(shù)則沒有這么幸運。首先,printf函數(shù)可變參數(shù)的個數(shù)不能輕易的得到,而可變參數(shù)的類型也不是固定的,需由格式字符串進(jìn)行識別(由%f、%d、%s等確定),因此則涉及到可變參數(shù)表的更復(fù)雜應(yīng)用。
              下面我們以實例來分析可變參數(shù)表的高級應(yīng)用。

              二. 高級應(yīng)用
              下面這個程序是我們?yōu)槟城度胧较到y(tǒng)(該系統(tǒng)中CPU的字長為16位)編寫的在屏幕上顯示格式字符串的函數(shù)DrawText,它的用法類似于 int printf ( const char *format, ... )函數(shù),但其輸出的目標(biāo)為嵌入式系統(tǒng)的液晶顯示屏幕(LED)。
              ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
              // 函數(shù)名稱: DrawText
              // 功能說明: 在顯示屏上繪制文字
              // 參數(shù)說明: xPos ---橫坐標(biāo)的位置 [0 .. 30]
              // yPos ---縱坐標(biāo)的位置 [0 .. 64]
              // ... 可以同數(shù)字一起顯示,需設(shè)置標(biāo)志(%d、%l、%x、%s)
              ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
              extern void DrawText ( BYTE xPos, BYTE yPos, LPBYTE lpStr, ... )
              {
               BYTE lpData[100]; //緩沖區(qū)
               BYTE byIndex;
               BYTE byLen;
               DWORD dwTemp;
               WORD wTemp;
               int i;
               va_list lpParam;
               memset( lpData, 0, 100);
               byLen = strlen( lpStr );
               byIndex = 0;
               va_start ( lpParam, lpStr );
               for ( i = 0; i < byLen; i++ )
               {
                if( lpStr[i] != ’%’ ) //不是格式符開始
                {
                 lpData[byIndex++] = lpStr[i];
                }
                else
                {
                 switch (lpStr[i+1])
                 {
                  //整型
                  case ’d’:
                  case ’D’:
                   wTemp = va_arg ( lpParam, int );
                   byIndex += IntToStr( lpData+byIndex, (DWORD)wTemp );
                   i++;
                   break;
                  //長整型
                  case ’l’:
                  case ’L’:
                   dwTemp = va_arg ( lpParam, long );
                   byIndex += IntToStr ( lpData+byIndex, (DWORD)dwTemp );
                   i++;
                   break;
                  //16進(jìn)制(長整型)
                  case ’x’:
                  case ’X’:
                   dwTemp = va_arg ( lpParam, long );
                   byIndex += HexToStr ( lpData+byIndex, (DWORD)dwTemp );
                   i++;
                   break;
                  default:
                   lpData[byIndex++] = lpStr[i];
                   break;
                 }
                }
               }
               va_end ( lpParam );
               lpData[byIndex] = ’#CONTENT#’;
               DisplayString ( xPos, yPos, lpData, TRUE); //在屏幕上顯示字符串lpData
              }
              在這個函數(shù)中,需通過對傳入的格式字符串(首地址為lpStr)進(jìn)行識別來獲知可變參數(shù)個數(shù)及各個可變參數(shù)的類型,具體實現(xiàn)體現(xiàn)在for循環(huán)中。譬如,在識別為%d后,做的是va_arg ( lpParam, int ),而獲知為%l和%x后則進(jìn)行的是va_arg ( lpParam, long )。格式字符串識別完成后,可變參數(shù)也就處理完了。
              在項目的最初,我們一直苦于不能找到一個好的辦法來混合輸出字符串和數(shù)字,我們采用了分別顯示數(shù)字和字符串的方法,并分別指定坐標(biāo),程序條理被破壞。而且,在混合顯示的時候,要給各類數(shù)據(jù)分別人工計算坐標(biāo),我們感覺頭疼不已。以前的函數(shù)為:
              //顯示字符串
              showString ( BYTE xPos, BYTE yPos, LPBYTE lpStr )
              //顯示數(shù)字
              showNum ( BYTE xPos, BYTE yPos, int num )
              //以16進(jìn)制方式顯示數(shù)字
              showHexNum ( BYTE xPos, BYTE yPos, int num )
              最終,我們用DrawText ( BYTE xPos, BYTE yPos, LPBYTE lpStr, ... )函數(shù)代替了原先所有的輸出函數(shù),程序得到了簡化。就這樣,兄弟們用得爽翻了。

              三. 運行機制探索
              通過第2節(jié)我們學(xué)會了可變參數(shù)表的使用方法,相信喜歡拋根問底的讀者還不甘心,必然想知道如下問題:
              (1)為什么按照第2節(jié)的做法就可以獲得可變參數(shù)并對其進(jìn)行操作?
              (2)C/C++在底層究竟是依靠什么來對這一語法進(jìn)行支持的,為什么其它語言就不能提供可變參數(shù)表呢?
              我們帶著這些疑問來一步步進(jìn)行摸索。
              3.1 調(diào)用機制反匯編
              反匯編是研究語法深層特性的終極良策,先來看看2.2節(jié)例子中主函數(shù)進(jìn)行max ( 5, 5, 6 ,3 ,8 ,5)調(diào)用時的反匯編:
              1. 004010C8 push 5
              2. 004010CA push 8
              3. 004010CC push 3
              4. 004010CE push 6
              5. 004010D0 push 5
              6. 004010D2 push 5
              7. 004010D4 call @ILT+5(max) (0040100a)
              從上述反匯編代碼中我們可以看出,C/C++函數(shù)調(diào)用的過程中:
              第一步:將參數(shù)從右向左入棧(第1~6行);
              第二步:調(diào)用call指令進(jìn)行跳轉(zhuǎn)(第7行)。
              這兩步包含了深刻的含義,它說明C/C++默認(rèn)的調(diào)用方式為由調(diào)用者管理參數(shù)入棧的操作,且入棧的順序為從右至左,這種調(diào)用方式稱為_cdecl調(diào)用。x86系統(tǒng)的入棧方向為從高地址到低地址,故第1至n個參數(shù)被放在了地址遞增的堆棧內(nèi)。在被調(diào)用函數(shù)內(nèi)部,讀取這些堆棧的內(nèi)容就可獲得各個參數(shù)的值,讓我們反匯編到max函數(shù)的內(nèi)部:
              int max ( int num, ...)
              {
              1. 00401020 push ebp
              2. 00401021 mov ebp,esp
              3. 00401023 sub esp,50h
              4. 00401026 push ebx
              5. 00401027 push esi
              6. 00401028 push edi
              7. 00401029 lea edi,[ebp-50h]
              8. 0040102C mov ecx,14h
              9. 00401031 mov eax,0CCCCCCCCh
              10. 00401036 rep stos dword ptr [edi]
              va_list ap;
              int m = -0x7FFFFFFF; /* 32系統(tǒng)中最小的整數(shù) */
              11. 00401038 mov dword ptr [ebp-8],80000001h
              va_start ( ap, num );
              12. 0040103F lea eax,[ebp+0Ch]
              13. 00401042 mov dword ptr [ebp-4],eax
              for ( int i= 0; i< num; i++ )
              14. 00401045 mov dword ptr [ebp-0Ch],0
              15. 0040104C jmp max+37h (00401057)
              16. 0040104E mov ecx,dword ptr [ebp-0Ch]
              17. 00401051 add ecx,1
              18. 00401054 mov dword ptr [ebp-0Ch],ecx
              19. 00401057 mov edx,dword ptr [ebp-0Ch]
              20. 0040105A cmp edx,dword ptr [ebp+8]
              21. 0040105D jge max+61h (00401081)
              {
               int t= va_arg (ap, int);
               22. 0040105F mov eax,dword ptr [ebp-4]
               23. 00401062 add eax,4
               24. 00401065 mov dword ptr [ebp-4],eax
               25. 00401068 mov ecx,dword ptr [ebp-4]
               26. 0040106B mov edx,dword ptr [ecx-4]
               27. 0040106E mov dword ptr [t],edx
               if ( t > m )
                28. 00401071 mov eax,dword ptr [t]
                29. 00401074 cmp eax,dword ptr [ebp-8]
                30. 00401077 jle max+5Fh (0040107f)
                m = t;
                31. 00401079 mov ecx,dword ptr [t]
                32. 0040107C mov dword ptr [ebp-8],ecx
               }
               33. 0040107F jmp max+2Eh (0040104e)
               va_end (ap);
               34. 00401081 mov dword ptr [ebp-4],0
               return m;
               35. 00401088 mov eax,dword ptr [ebp-8]
              }
              36. 0040108B pop edi
              37. 0040108C pop esi
              38. 0040108D pop ebx
              39. 0040108E mov esp,ebp
              40. 00401090 pop ebp
              41. 00401091 ret
              分析上述反匯編代碼,對于一個真正的程序員而言,將是一種很大的享受;而對于初學(xué)者,也將使其受益良多。所以請一定要賴著頭皮認(rèn)真研究,千萬不要被嚇倒!
              行1~10進(jìn)行執(zhí)行函數(shù)內(nèi)代碼的準(zhǔn)備工作,保存現(xiàn)場。第2行對堆棧進(jìn)行移動;第3行則意味著max函數(shù)為其內(nèi)部局部變量準(zhǔn)備的堆棧空間為50h字節(jié);第11行表示把變量n的內(nèi)存空間安排在了函數(shù)內(nèi)部局部棧底減8的位置(占用4個字節(jié))。
              第12~13行非常關(guān)鍵,對應(yīng)著va_start ( ap, num ),這兩行將第一個可變參數(shù)的地址賦值給了指針ap。另外,從第12行可以看出num的地址為ebp+0Ch;從第13行可以看出ap被分配在函數(shù)內(nèi)部局部棧底減4的位置上(占用4個字節(jié))。
              第22~27行最為關(guān)鍵,對應(yīng)著va_arg (ap, int)。其中,22~24行的作用為將ap指向下一可變參數(shù)(可變參數(shù)的地址間隔為4個字節(jié),從add eax,4可以看出);25~27行則取當(dāng)前可變參數(shù)的值賦給變量t。這段反匯編很奇怪,它先移動可變參數(shù)指針,再在賦值指令里面回過頭來取先前的參數(shù)值賦給t(從mov edx,dword ptr [ecx-4]語句可以看出)。Visual C++同學(xué)玩得有意思,不知道碰見同樣的情況Visual Basic等其它同學(xué)怎么玩?
              第36~41行恢復(fù)現(xiàn)場和堆棧地址,執(zhí)行函數(shù)返回操作。
              痛苦的反匯編之旅差不多結(jié)束了,看了這段反匯編我們總算弄明白了可變參數(shù)的存放位置以及它們被讀取的方式,頓覺全省輕松!
              2、特殊的調(diào)用約定
              除此之外,我們需要了解C/C++函數(shù)調(diào)用對參數(shù)占用空間的一些特殊約定,因為在_cdecl調(diào)用協(xié)議中,有些變量類型是按照其它變量的尺寸入棧的。
              例如,字符型變量將被自動擴展為一個字的空間,因為入棧操作針對的是一個字。
              參數(shù)n實際占用的空間為( ( sizeof(n) + sizeof(int) - 1 ) & ~( sizeof(int) - 1 ) ),這就是第2.1節(jié)_INTSIZEOF(v)宏的來歷!
              既然如此,前面給出的va_arg ( list, mode )宏為什么玩這么大的飛機就很清楚了。這個問題就留個讀者您來分析.



            http://wp1314.ycool.com/post.3001515.html

            posted on 2010-06-17 23:52 Brandon 閱讀(1469) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++

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