• [转]深度探索C语言函数可变长参数


    转自:http://www.cnblogs.com/chinazhangjie/archive/2012/08/18/2645475.html

    一、基础部分

    1.1 什么是可变长参数

    可变长参数:顾名思义,就是函数的参数长度(数量)是可变的。比如 C 语言的 printf 系列的(格式化输入输出等)函数,都是参数可变的。下面是 printf 函数的声明:

    int printf ( const char * format, ... );

    可变参数函数声明方式都是类似的。

    1.2 如何实现

    C语言可变参数通过三个宏(va_start、va_end、va_arg)和一个类型(va_list)实现的,

    void va_start ( va_list ap, paramN );
    参数:
    ap: 可变参数列表地址 
    paramN: 确定的参数
    功能:初始化可变参数列表(把函数在 paramN 之后的参数地址放到 ap 中)。

    void va_end ( va_list ap );
    功能:关闭初始化列表(将 ap 置空)。

    type va_arg ( va_list ap, type );
    功能:返回下一个参数的值。

    va_list :存储参数的类型信息。

    好了,综合上面3个宏和一个类型可以猜出如何实现C语言可变长参数函数:用 va_start 获取参数列表(的地址)存储到 ap 中,用 va_arg 逐个获取值,最后用 va_arg 将 ap 置空。

    1.3 举例

     1 /* 作者:独酌逸醉
     2  * 时间:2012.08.18
     3  * 功能:用C语言实现变长参数小例:求和
     4  * IDE:  Microsoft Visual Studio 2010
     5  */
     6 
     7 #include <stdio.h>
     8 #include <stdarg.h>
     9 
    10 #define END -1
    11 
    12 int va_sum (int first_num, ...)
    13 {
    14     // (1) 定义参数列表
    15     va_list ap;
    16     // (2) 初始化参数列表
    17     va_start(ap, first_num);
    18 
    19     int result = first_num;
    20     int temp = 0;
    21     // 获取参数值
    22     while ((temp = va_arg(ap, int)) != END)
    23     {
    24         result += temp;
    25     }
    26 
    27     // 关闭参数列表
    28     va_end(ap);
    29 
    30     return result;
    31 }
    32 
    33 int main ()
    34 {
    35     int sum_val = va_sum(1, 2, 3, 4, 5, END);
    36     printf ("%d", sum_val);
    37     return 0;
    38 }

    1.4 使用注意事项

    1. 宏定义在 stdarg.h 中,所以使用时,不要忘了添加头文件。
    2. 设定一个参数结束标志(cplusplus 上说,va_arg 并不能确定哪个参数是最后一个参数)。
    3. 类型的匹配
    4. 期待您的补充……

    二、深入原理

    “源码面前,一览无遗”!

    以下源码,来自“..\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\include”

     1 // stdarg.h
     2 #define va_start _crt_va_start
     3 #define va_arg _crt_va_arg
     4 #define va_end _crt_va_end
     5 // vadefs.h
     6 typedef char *  va_list;
     7 #define _crt_va_start(ap,v)  ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
     8 #define _crt_va_arg(ap,t)    ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
     9 #define _crt_va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )
    10 #define _ADDRESSOF(v)   ( &(v) )
    11 #define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

    除了 _INTSIZEOF 之外,其他都很好理解,举个例子吧:

     1 /* 作者:独酌逸醉
     2  * 时间:2012.08.18
     3  * 功能:测试 _INTSIZEOF 宏
     4  * IDE:  CodeBlocks 10.05
     5  */
     6  
     7 #include <stdio.h>
     8 #include <stdarg.h>
     9  
    10  
    11 int main ()
    12 {
    13     int i = 1;
    14     float f = 0.0;
    15     printf("_INTSIZEOF(i) = %d\n", (int)(_INTSIZEOF(i)));
    16     printf("_INTSIZEOF(f) = %d\n", (int)(_INTSIZEOF(f)));
    17     printf("_INTSIZEOF(\"Hello,world\") = %d\n", (int)(_INTSIZEOF("Hello,world")));
    18     printf("sizeof(\"Hello,world\") = %d\n", sizeof("Hello,world") );
    19     return 0;
    20 }

    输出结果:

    1 _INTSIZEOF(i) = 4
    2 _INTSIZEOF(f) = 4
    3 _INTSIZEOF("Hello,world") = 12
    4 sizeof("Hello,world") = 12

    既然 sizeof 和 _INTSIZEOF 值一样,为什么不直接用 sizeof 呢?干嘛要写的那么复杂?答案是为了字节对齐(无论32位还是64位机器,sizeof(int)永远代表机器的位数,明白了吧!^_^)

    现在再去看变长参数的实现:其实就是把参数在栈中的地址记录到 ap 中(通过一个确定参数 paramN 确定地址),然后逐个读取值。

    此时是否有一种豁然开朗的感觉?至少明白了许多,也清楚了很多。


    三、知识扩展

    可能大家也猜到了,我扩展要扩展什么了?!^_^

    简单介绍两种函数调用约定

    __stdcall (C++默认)

    1. 参数从右向左压入堆栈
    2. 函数被调用者修改堆栈
    3. 函数名(在编译器这个层次)自动加前导的下划线,后面紧跟一个@符号,其后紧跟着参数的尺寸

    __cdecl (C语言默认)

    1. 参数从右向左压入堆栈
    2. 参数由调用者清楚,手动清栈,被调用函数不会要求调用者传递多少参数,调用者传递过多或者过少的参数,甚至完全不同的参数都不会产生编译阶段的错误。

    那么,变参函数的调用方式为(也只能是):__cdecl 。

    本来打算多写一点扩展的,又担心会文不符题,所以感兴趣的朋友可以去看参考资料中的文章,有一些介绍的很详细。

    参考资料

    1. http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdarg/va_start/
    2. http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdarg/va_end/
    3. http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdarg/va_list/
    4. http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdarg/va_arg/
    5. http://51hired.com/questions/13278?sort=oldest
    6. http://www.cnblogs.com/diyunpeng/archive/2010/01/09/1643160.html
    7. http://blog.csdn.net/huanjieshuijing/article/details/5822942
    8. http://baike.baidu.com/view/1280676.htm
    就算黑夜也有星光。
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