C语言中的可变参数(...)
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第一篇
C语言编程中有时会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf()函数,其函数原型为：
int printf( const char* format, ...);
它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是可变的（用三个点“…”做参数占位符）,实际调用时可以有以下的形式：
printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);
一个简单的可变参数的C函数
先看例子程序。该函数至少有一个整数参数,其后占位符…，表示后面参数的个数不定。在这个例子里，所有的输入参数必须都是整数，函数的功能只是打印所有参数的值。函数代码如下：
//示例代码1：可变参数函数的使用
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
void simple_va_fun(int start, ...)
{
va_list arg_ptr;
int nArgValue =start;
int nArgCout="0"; //可变参数的数目
va_start(arg_ptr,start); //以固定参数的地址为起点确定变参的内存起始地址。
do
{
++nArgCout;
printf("the %d th arg: %d",nArgCout,nArgValue); //输出各参数的值
nArgValue = va_arg(arg_ptr,int); //得到下一个可变参数的值
} while(nArgValue != -1);
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
simple_va_fun(100,-1);
simple_va_fun(100,200,-1);
return 0;
}
下面解释一下这些代码。从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤：
⑴由于在程序中将用到以下这些宏:
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在这里是variable-argument(可变参数)的意思。
这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个头文件。
⑵函数里首先定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变量是存储参数地址的指针.因为得到参数的地址之后，再结合参数的类型，才能得到参数的值。
⑶然后用va_start宏初始化⑵中定义的变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是可变参数列表的前一个参数,即最后一个固定参数。
⑷然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可变参数的地址,得到这个地址之后，结合参数的类型，就可以得到参数的值。
⑸设定结束条件，这里的条件就是判断参数值是否为-1。注意被调的函数在调用时是不知道可变参数的正确数目的，程序员必须自己在代码中指明结束条件。至于为什么它不会知道参数的数目，在看完这几个宏的内部实现机制后，自然就会明白。
第二篇
C语言之可变参数问题
C语言中有一种长度不确定的参数，形如："…"，它主要用在参数个数不确定的函数中，我们最容易想到的例子是printf函数。
原型：
int printf( const char *format [, argument]... );
使用例：
printf("Enjoy yourself everyday!\n");
printf("The value is %d!\n", value);
这种可变参数可以说是C语言一个比较难理解的部分，这里会由几个问题引发一些对它的分析。
注意：在C++中有函数重载（overload）可以用来区别不同函数参数的调用，但它还是不能表示任意数量的函数参数。
问题：printf的实现
请问，如何自己实现printf函数，如何处理其中的可变参数问题？ 答案与分析：
在标准C语言中定义了一个头文件专门用来对付可变参数列表，它包含了一组宏，和一个va_list的typedef声明。一个典型实现如下：
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]
自己实现printf：
#include
int printf(char* format, …)
{
va_list ap;
va_start(ap, format);
int n = vprintf(format, ap);
va_end(ap);
return n;
}
问题：运行时才确定的参数
有没有办法写一个函数，这个函数参数的具体形式可以在运行时才确定？
答案与分析：
目前没有"正规"的解决办法，不过独门偏方倒是有一个，因为有一个函数已经给我们做出了这方面的榜样，那就是main()，它的原型是:
int main(int argc,char *argv[]);
函数的参数是argc和argv。
深入想一下，"只能在运行时确定参数形式"，也就是说你没办法从声明中看到所接受的参数，也即是参数根本就没有固定的形式。常用的办法是你可以通过定义一个void *类型的参数，用它来指向实际的参数区，然后在函数中根据根据需要任意解释它们的含义。这就是main函数中argv的含义，而argc，则用来表明实际的参数个数，这为我们使用提供了进一步的方便，当然，这个参数不是必需的。
虽然参数没有固定形式，但我们必然要在函数中解析参数的意义，因此，理所当然会有一个要求，就是调用者和被调者之间要对参数区内容的格式，大小，有效性等所有方面达成一致，否则南辕北辙各说各话就惨了。
问题：可变长参数的传递
有时候，需要编写一个函数，将它的可变长参数直接传递给另外的函数，请问，这个要求能否实现？
答案与分析：
目前，你尚无办法直接做到这一点，但是我们可以迂回前进，首先，我们定义被调用函数的参数为va_list类型，同时在调用函数中将可变长参数列表转换为va_list，这样就可以进行变长参数的传递了。看如下所示：
void subfunc (char *fmt, va_list argp)
{
...
arg = va_arg (fmt, argp); /* 从argp中逐一取出所要的参数 */
...
}
void mainfunc (char *fmt, ...)
{
va_list argp;
va_start (argp, fmt); /* 将可变长参数转换为va_list */
subfunc (fmt, argp); /* 将va_list传递给子函数 */
va_end (argp);
...
}
问题：可变长参数中类型为函数指针
我想使用va_arg来提取出可变长参数中类型为函数指针的参数，结果却总是不正确，为什么？
答案与分析：
这个与va_arg的实现有关。一个简单的、演示版的va_arg实现如下：
#define va_arg(argp, type) \
(*(type *)(((argp) += sizeof(type)) - sizeof(type)))
其中，argp的类型是char *。
如果你想用va_arg从可变参数列表中提取出函数指针类型的参数，例如
int (*)()，则va_arg(argp, int (*)())被扩展为：
(*(int (*)() *)(((argp) += sizeof (int (*)())) -sizeof (int (*)())))
显然，（int (*)() *）是无意义的。
解决这个问题的办法是将函数指针用typedef定义成一个独立的数据类型，例如：
typedef int (*funcptr)()；
这时候再调用va_arg(argp, funcptr)将被扩展为：
(* (funcptr *)(((argp) += sizeof (funcptr)) - sizeof (funcptr)))
这样就可以通过编译检查了。
问题：可变长参数的获取
有这样一个具有可变长参数的函数，其中有下列代码用来获取类型为float的实参：
va_arg (argp, float);
这样做可以吗？
答案与分析：
不可以。在可变长参数中，应用的是"加宽"原则。也就是float类型被扩展成double；char, short被扩展成int。因此，如果你要去可变长参数列表中原来为float类型的参数，需要用va_arg(argp, double)。对char和short类型的则用va_arg(argp, int)。
问题：定义可变长参数的一个限制
为什么我的编译器不允许我定义如下的函数，也就是可变长参数，但是没有任何的固定参数？
int f (...)
{
...
}
答案与分析：
不可以。这是ANSI C 所要求的，你至少得定义一个固定参数。
这个参数将被传递给va_start()，然后用va_arg()和va_end()来确定所有实际调用时可变长参数的类型和值。
#include<stdio.h>
#include<stdarg.h>
int N=5;
void Stdarg(int a1,...)
{
va_list argp;
int i;
int ary[5];
va_start(argp,a1);
ary[0]=a1;
for(i=1;i<N;i++)
ary[i]=va_arg(argp,int);
va_end(argp);
for(i=0;i<N;i++)
printf("%d ",ary[i]);
}
void main()
{
Stdarg(5,12,64,34,23);
}
运行结果是5 12 64 34 23
如果你还想深入的了解就看看下面这篇文章吧希望能对你有帮助！
我们在C语言编程中会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf()
这个函数,它的定义是这样的:
int printf( const char* format, ...);
它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是
可变的,例如我们可以有以下不同的调用方法:
printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);
究竟如何写可变参数的C函数以及这些可变参数的函数编译器是如何实
现的呢?本文就这个问题进行一些探讨,希望能对大家有些帮助.会C++的
网友知道这些问题在C++里不存在,因为C++具有多态性.但C++是C的一个
超集,以下的技术也可以用于C++的程序中.限于本人的水平,文中如果有
不当之处,请大家指正.
(一)写一个简单的可变参数的C函数
下面我们来探讨如何写一个简单的可变参数的C函数.写可变参数的
C函数要在程序中用到以下这些宏:
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在这里是variable-argument(可变参数)的意思.
这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个
头文件.下面我们写一个简单的可变参数的函数,改函数至少有一个整数
参数,第二个参数也是整数,是可选的.函数只是打印这两个参数的值.
void simple_va_fun(int i, ...)
{
va_list arg_ptr;
int j=0;
va_start(arg_ptr, i);
j=va_arg(arg_ptr, int);
va_end(arg_ptr);
printf("%d %d/n", i, j);
return;
}
我们可以在我们的头文件中这样声明我们的函数:
extern void simple_va_fun(int i, ...);
我们在程序中可以这样调用:
simple_va_fun(100);
simple_va_fun(100,200);
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤:
1)首先在函数里定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变
量是指向参数的指针.
2)然后用va_start宏初始化变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是第
一个可变参数的前一个参数,是一个固定的参数.
3)然后用va_arg返回可变的参数,并赋值给整数j. va_arg的第二个
参数是你要返回的参数的类型,这里是int型.
4)最后用va_end宏结束可变参数的获取.然后你就可以在函数里使
用第二个参数了.如果函数有多个可变参数的,依次调用va_arg获
取各个参数.
如果我们用下面三种方法调用的话,都是合法的,但结果却不一样:
1)simple_va_fun(100);
结果是:100 -123456789(会变的值)
2)simple_va_fun(100,200);
结果是:100 200
3)simple_va_fun(100,200,300);
结果是:100 200
我们看到第一种调用有错误,第二种调用正确,第三种调用尽管结果
正确,但和我们函数最初的设计有冲突.下面一节我们探讨出现这些结果
的原因和可变参数在编译器中是如何处理的.
(二)可变参数在编译器中的处理
我们知道va_start,va_arg,va_end是在stdarg.h中被定义成宏的,
由于1)硬件平台的不同 2)编译器的不同,所以定义的宏也有所不同,下
面以VC++中stdarg.h里x86平台的宏定义摘录如下(’/’号表示折行):
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 )
定义_INTSIZEOF(n)主要是为了某些需要内存的对齐的系统.C语言的函
数是从右向左压入堆栈的,图(1)是函数的参数在堆栈中的分布位置.我
们看到va_list被定义成char*,有一些平台或操作系统定义为void*.再
看va_start的定义,定义为&v+_INTSIZEOF(v),而&v是固定参数在堆栈的
地址,所以我们运行va_start(ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在堆
栈的地址,如图:
高地址|-----------------------------|
|函数返回地址 |
|-----------------------------|
|....... |
|-----------------------------|
|第n个参数(第一个可变参数) |
|-----------------------------|<--va_start后ap指向
|第n-1个参数(最后一个固定参数)|
低地址|-----------------------------|<-- &v
图( 1 )
然后,我们用va_arg()取得类型t的可变参数值,以上例为int型为例,我
们看一下va_arg取int型的返回值:
j= ( *(int*)((ap += _INTSIZEOF(int))-_INTSIZEOF(int)) );
首先ap+=sizeof(int),已经指向下一个参数的地址了.然后返回
ap-sizeof(int)的int*指针,这正是第一个可变参数在堆栈里的地址
(图2).然后用*取得这个地址的内容(参数值)赋给j.
高地址|-----------------------------|
|函数返回地址 |
|-----------------------------|
|....... |
|-----------------------------|<--va_arg后ap指向
|第n个参数(第一个可变参数) |
|-----------------------------|<--va_start后ap指向
|第n-1个参数(最后一个固定参数)|
低地址|-----------------------------|<-- &v
图( 2 )
最后要说的是va_end宏的意思,x86平台定义为ap=(char*)0;使ap不再
指向堆栈,而是跟NULL一样.有些直接定义为((void*)0),这样编译器不
会为va_end产生代码,例如gcc在linux的x86平台就是这样定义的.
在这里大家要注意一个问题:由于参数的地址用于va_start宏,所
以参数不能声明为寄存器变量或作为函数或数组类型.
关于va_start, va_arg, va_end的描述就是这些了,我们要注意的
是不同的操作系统和硬件平台的定义有些不同,但原理却是相似的.
(三)可变参数在编程中要注意的问题
因为va_start, va_arg, va_end等定义成宏,所以它显得很愚蠢,
可变参数的类型和个数完全在该函数中由程序代码控制,它并不能智能
地识别不同参数的个数和类型.
有人会问:那么printf中不是实现了智能识别参数吗?那是因为函数
printf是从固定参数format字符串来分析出参数的类型,再调用va_arg
的来获取可变参数的.也就是说,你想实现智能识别可变参数的话是要通
过在自己的程序里作判断来实现的.
另外有一个问题,因为编译器对可变参数的函数的原型检查不够严
格,对编程查错不利.如果simple_va_fun()改为:
void simple_va_fun(int i, ...)
{
va_list arg_ptr;
char *s=NULL;
va_start(arg_ptr, i);
s=va_arg(arg_ptr, char*);
va_end(arg_ptr);
printf("%d %s/n", i, s);
return;
}
可变参数为char*型,当我们忘记用两个参数来调用该函数时,就会出现
core dump(Unix) 或者页面非法的错误(window平台).但也有可能不出
错,但错误却是难以发现,不利于我们写出高质量的程序.
以下提一下va系列宏的兼容性.
System V Unix把va_start定义为只有一个参数的宏:
va_start(va_list arg_ptr);
而ANSI C则定义为:
va_start(va_list arg_ptr, prev_param);
如果我们要用system V的定义,应该用vararg.h头文件中所定义的
宏,ANSI C的宏跟system V的宏是不兼容的,我们一般都用ANSI C,所以
用ANSI C的定义就够了,也便于程序的移植.
小结:
可变参数的函数原理其实很简单,而va系列是以宏定义来定义的,实
现跟堆栈相关.我们写一个可变函数的C函数时,有利也有弊,所以在不必
要的场合,我们无需用到可变参数.如果在C++里,我们应该利用C++的多
态性来实现可变参数的功能,尽量避免用C语言的方式来实现
