可变参数列表与printf()函数的实现
问题
当我们刚开始学习C语言的时候，就接触到printf()函数，可是当时“道行”不深或许不够细心留意，又或者我们理所当然地认为库函数规定这样就是这样，没有发现这个函数与普通的函数存在区别，普通函数的参数在函数定义的时候就确定，而printf()函数的参数列表在调用时可变。还有一个原因导致我们没有去关注这个函数的实现，就是在编程的过程中很少用到参数列表可变的函数。的确是这样的，但是如果可以理解并内化，这将在编程过程中对某些功能实现带来很大的帮助。比如，在嵌入式设备开发中，可以利用设备的接口（UART、USB）编写出一套类似printf()函数功能的调试工具。
printf()函数的实现
static char sprint_buf[1024];
int printf(char *fmt, ...)
{
va_list args;
int n;
va_start(args, fmt);
n = vsprintf(sprint_buf, fmt, args);
va_end(args);
write(stdout, sprint_buf, n);
return n;
}
咋一看，printf()函数的试下也不是太复杂，有几个陌生又关键的词语va_list、va_start、va_end、vsprintf。其实还有一个va_arg（stdarg.h），是参数列表可变的关键，而真正的打印实现是vsprintf()函数，在这里不讨论vsprintf()函数，只讨论三个宏定义。
先看看stdarg.h文件下这三个宏的实现：
第一种：
typedef char *va_list;
#define va_start(ap,v) ap = (va_list)&v + sizeof(v)
#define va_arg(ap,t) (((t *)ap)++[0])
#define va_end(ap)
第二种：
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,type) (*(type *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
_INTSIZEOF(n)：为了字节对齐，将n的长度化为int长度的整数倍。
在32位系统中，~(sizeof(int)–1) )展开为~（4-1）=~（00000011b）=11111100b，这样任何数& ~(sizeof(int)–1) )后最后两位肯定为0，也就是4的整数倍。
每个平台下的stdarg.h头文件的定义都不相同，但是意思都一样：
(1) va_list： 定义一个va_list型的变量ap，也就是char *；
(2) va_start：获取到可变参数表的首地址，并将该地址赋给指针ap；
(3) va_arg： 获取当前ap所指向的可变参数，并将指针ap指向下一个可变参数。注意，该宏的第二个参数为类型；
(4) va_end： 结束可变参数的获取。
应用
当理解了printf()函数的实现，便可以着手去实现嵌入式设备中的调试工具，其原理一样：
int bsp_debug_printf(const char *fmt, ...)
{
int ret = -1;
va_list ap;
char buf[256];
va_start(ap, fmt);
(void)vsnprintf((char *)buf, sizeof(buf), fmt, ap);
va_end(ap);
bsp_puts(buf);
ret = 0;
return ret;
}
以上只是简单的实现这个功能，并没有考虑硬件保护，返回打印字符数等。
再看一例：
找出最大值
int MaxTest(int c, ...)
{
int max = c;
va_list ap;
va_start(ap,c);
c = va_arg(ap,int);
while(0 != c)
{
if(max < c) max = c;
c = va_arg(ap,int);
}
va_end(ap);
return max;
}
这个例子主要想利用va_list、va_start、va_arg、va_end这四个关键指令来实现可变参数列表的函数，它需要一个参数列表末尾标识(0)来告诉系统这参数列表的最后一个参数。
还可以有另外一种方法来实现以上功能：
int MaxTest1(int n, ...)
{
int max = n;
int *p = &n + 1;
while(0 != *p)
{
if (max < *p) max = *p;
p++;
}
return max;
}
这个例子利用了函数参数的存储规则来实现对参数的获取。可变参数函数的实现与函数调用的栈结构有关，正常情况下C/C++的函数参数入栈规则从右到左的，即函数中的最右边的参数最先入栈。
这种方法看似效果相同，但是稍有不慎就会带来灾难。若printf()函数由这种方法实现，而没有边界的检查，当堆栈越界访问时极可能导致程序崩溃。
