C可变参数的函数

我们实现一个简单的printf函数(可变参数)

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
void myprintf(const char *format, ...)
{
    va_list ap;
    char c;
    va_start(ap, format);
    while (c = *format++) {
        switch(c) {
            case 'c': {
                char ch = va_arg(ap, int);
                putchar(ch);
                break;
            }
            case 's': {
                char *p = va_arg(ap, char *);
                fputs(p, stdout);
                break;
            }
            default:
                putchar(c);
        }
    }
    va_end(ap);
}
int main(void)
{
    myprintf("c\ts\n", '1', "hello");
    return 0;
}

　　要处理可变参数，需要用C标准库的va_list类型和va_start、va_arg、va_end宏，这些定义在stdarg.h头文件中。我们首先对照反汇编分析在调用myprintf函数时这些参数的内存布局。

　　

　　

　　myprintf函数的参数布局

　　

　　这些参数是从右向左依次压栈的，所以第一个参数靠近着栈顶，第三个参数靠近栈底。这些参数在内存中是连续存放的，每个参数都对齐到4字节边界。第一个和第三个参数都是指针类型，各占4个字节，虽然第二个参数只占一个字节，但为了使第三个参数对齐到4字节边界，所以第二个参数也占4个字节。现在给出一个stdarg.h的简单实现

/* stdarg.h standard header */
#ifndef _STDARG
#define _STDARG
/* type definitions */
typedef char *va_list;
/* macros */
#define va_arg(ap, T) \
　　　　 (* (T *)(((ap) += _Bnd(T, 3U)) - _Bnd(T, 3U)))
#define va_end(ap) (void)0
#define va_start(ap, A) \
　　　　 (void)((ap) = (char *)&(A) + _Bnd(A, 3U))
#define _Bnd(X, bnd) (sizeof (X) + (bnd) & ~(bnd))
#endif

　　这个头文件中的内部宏定义_Bnd(X, bnd)将类型或变量x的长度对齐到bnd+1字节的整数倍，例如_Bnd(char, 3U)的值是4， _Bnd(int, 3U)也是4。

　　在myprintf中定义的va_list ap;其实是一个指针，va_start(ap, format)使ap指向format参数的下一个参数，也就是指向上图中esp+4的位置。然后va_arg(ap, int)把第二个参数的值按int型取出来，同时使ap指向第三个参数，也就是指向上图中esp+8的位置。然后va_arg(ap, char *)把第三个参数的值按char *型取出来，同时使ap指向更高的地址。va_end(ap)在我们的简单实现中不起任何作用，在有些实现中可能把ap改写成无效值，C标准要求在函数返回前调用va_end。

　　如果把myprintf中的char ch = va_arg(ap, int);改成char ch = va_arg(ap, char);,用我们的简单实现是没有问题的。但如果改用libc提供的stdarg.h，在编译时会报错：

　　

　　因此要求char型的可变参数必须按int型来取，这是为了与C标准一致。

　　从myprintf的例子可以理解printf的实现原理，printf函数根据第一个参数（格式化字符串）来确定后面有集合参数，分别是什么类型。

　　还有一种方法可以确定可变参数的个数，就是在参数列表的末尾传一个Sentinel，例如NULL。execl()就采用了这种方法确定参数的个数。