关于可变参数函数的若干问题(转载)

关于可变参数函数的若干问题(转载)

c/c++支持可变参数的函数，即函数的参数是不确定的。

一、为什么要使用可变参数的函数？

一般我们编程的时候，函数中形式参数的数目通常是确定的，在调用时要依次给出与形式参数对应的所有实际参数。但在某些情况下希望函数的参数个数可以根据需
要确定，因此c语言引入可变参数函数。这也是c功能强大的一个方面，其它某些语言，比如fortran就没有这个功能。

典型的可变参数函数的例子有大家熟悉的printf()、scanf()等。

二、c/c++如何实现可变参数的函数？

为了支持可变参数函数，C语言引入新的调用协议， 即C语言调用约定 __cdecl 。
采用C/C++语言编程的时候，默认使用这个调用约定。如果要采用其它调用约定，必须添加其它关键字声明，例如WIN32
API使用PASCAL调用约定，函数名字之前必须加__stdcall关键字。

采用C调用约定时，函数的参数是从右到左入栈，个数可变。由于函数体不能预先知道传进来的参数个数，因此采用本约定时必须由函数调用者负责堆栈清理。举个
例子：

//C调用约定函数

int __cdecl Add(int a, int b)

{

return (a + b);

}

函数调用：

Add(1, 2);

//汇编代码是：

push 2 ;参数b入栈

push
1 ;参数a入栈

call @Add
;调用函数。其实还有编译器用于定位函数的表达式这里把它省略了

add esp,8 ;调用者负责清栈

如果调用函数的时候使用的调用协议和函数原型中声明的不一致，就会导致栈错误，这是另外一个话题，这里不再细说。

另外c/c++编译器采用宏的形式支持可变参数函数。这些宏包括va_start、va_arg和va_end等。之所以这么做，是为了增加程序的可移植
性。屏蔽不同的硬件平台造成的差异。

支持可变参数函数的所有宏都定义在stdarg.h 和 varargs.h中。例如标准ANSI形式下，这些宏的定义是：

typedef char * va_list; //字符串指针

#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 )

使用宏_INTSIZEOF是为了按照整数字节对齐指针，因为c调用协议下面，参数入栈都是整数字节（指针或者值）。

三、如何定义这类的函数。

可变参数函数在不同的系统下，采用不同的形式定义。

1、用ANSI标准形式时，参数个数可变的函数的原型声明是：

type funcname(type para1, type para2, ...);

关于这个定义，有三点需要说明：

一般来说，这种形式至少需要一个普通的形式参数，可变参数就是通过三个'.'来定义的。所以"..."不表示省略，而是函数原型的一部分。type是函数
返回值和形式参数的类型。

例如：

int MyPrintf(char const* fmt, ...);

但是，我们也可以这样定义函数：

void MyFunc(...);

但是，这样的话，我们就无法使用函数的参数了，因为无法通过上面所讲的宏来提取每个参数。所以除非你的函数代码中的确没有用到参数表中的任何参数，否则必
须在参数表中使用至少一个普通参数。

注意，可变参数只能位于函数参数表的最后。不能这样：

void MyFunc(..., int i);

2、采用与UNIX 兼容系统下的声明方式时，参数个数可变的函数原型是：

type funcname(va_alist);

但是要求函数实现的时候，函数名字后面必须加上va_dcl。例如：

#include <varargs.h>

int average( va_list );

void main( void )

{

。。。//代码

}

/* UNIX兼容形式*/

int average( va_alist )

va_dcl

{

。。。//代码

}

这种形式不需要提供任何普通的形式参数。type是函数返回值的类型。va_dcl是对函数原型声明中参数va_alist的详细声明，实际是一个宏定
义。根据平台的不同，va_dcl的定义稍有不同。

在varargs.h中，va_dcl的定义后面已经包括了一个分号。因此函数实现的时候，va_dcl后不再需要加上分号了。

3、采用头文件stdarg.h编写的程序是符合ANSI标准的，可以在各种操作系统和硬件上运行；而采用头文件
varargs.h的方式仅仅是为了与以前的程序兼容，两种方式的基本原理是一致的，只是在语法形式上有一些细微的区别。
所以一般编程的时候使用stdarg.h。下面的所有例子代码都采用ANSI标准格式。

四、可变参数函数的基本使用方法

下面通过若干例子，说明如何实现可变参数函数的定义和调用。

//================================ 例子程序1 ===============

#include
< stdio.h >

#include < string.h >

#include <
stdarg.h >

/* 函数原型声明，至少需要一个确定的参数，注意括号内的省略号 */

int demo( char *, ... );

void main( void )

{

demo("DEMO", "This", "is", "a", "demo!",
"/0");

}

int demo( char *msg, ... )

{

va_list argp; /* 定义保存函数参数的结构 */

int argno = 0; /* 纪录参数个数 */

char *para; /* 存放取出的字符串参数 */

// 使用宏va_start, 使argp指向传入的第一个可选参数，

// 注意
msg是参数表中最后一个确定的参数，并非参数表中第一个参数

va_start( argp, msg );

while (1)

{

//取出当前的参数，类型为char *

//如果不给出正确的类型，将得到错误的参数

para
= va_arg( argp, char *);

if ( strcmp( para, "/0") == 0 ) /* 采用空串指示参数输入结束 */

break;

printf("
参数 #%d 是: %s/n", argno, para);

argno++;

}

va_end(
argp ); /* 将argp置为NULL */

return 0;

}

//输出结果

参数 #0 是: This

参数 #1 是: is

参数 #2 是: a

参数 #3 是:
demo!

注意到上面的例子没有使用第一个参数，下面的例子将使用所有参数

//================================ 例子程序2 ===============

#include <stdio.h>

#include <stdarg.h>

int average(
int first, ... ); //输入若干整数，求它们的平均值

void main( void )

{

/* 调用3个整数(-1表示结尾) */

printf(
"Average is: %d/n", average(2,3,4, -1));

/*调用4个整数*/

printf( "Average is: %d/n", average(5,7,9,
11,-1));

/*只有结束符的调用*/

printf( "Average is: %d/n", average(-1) );

}

/* 返回若干整数平均值的函数 */

int average( int first, ... )

{

int
count = 0, sum = 0, i = first;

va_list marker;

va_start( marker, first ); //初始化

while( i != -1 )

{

sum += i; //先加第一个参数

count++;

i = va_arg( marker,
int);//取下一个参数

}

va_end( marker );

return( sum ? (sum /
count) : 0 );

}

//输出结果

Average is: 3

Average is: 8

Average is: 0

五、关于可变参数的传递问题

有人问到这个问题，假如我定义了一个可变参数函数，在这个函数内部又要调用其它可变参数函数，那么如何传递参数呢？上面的例子都是使用宏va_arg逐个
把参数提取出来使用，能否不提取，直接把它们传递给另外的函数呢？

我们先看printf的实现：

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

{

va_list
arglist;

int buffing;

int retval;

va_start(arglist, format); //arglist指向format后面的第一个参数

。。。//不关心其它代码

retval = _output(stdout,format,arglist);
//把format格式和参数传递给output函数

。。。//不关心其它代码

return(retval);

}

我们先模仿这个函数写一个：

#include <stdio.h>

#include <stdarg.h>

int mywrite(char *fmt, ...)

{

va_list arglist;

va_start(arglist, fmt);

return printf(fmt,arglist);

}

void main()

{

int i=10, j=20;

char buf[] = "This is a
test";

double f= 12.345;

mywrite("String: %s/nInt: %d, %d/nFloat
:%4.2f/n", buf, i, j, f);

}

运行一下看看，哈，错误百出。仔细分析原因，根据宏的定义我们知道
arglist是一个指针，它指向第一个可变的参数，但是所有的参数都位于栈中，所以arglist指向栈中某个位置，通过arglist的值，我们可以
直接查看栈里面的内容：

arglist -> 指向栈里面，内容包括

0067FD78 E0 FD 67 00 //指向字符串"This is a test"

0067FD7C 0A 00 00
00 //整数 i 的值

0067FD80 14 00 00 00 //整数 j 的值

0067FD84 71 3D 0A
D7 //double 变量 f, 占用8个字节

0067FD88 A3 B0 28 40

0067FD8C 00 00
00 00

如果直接调用 printf(fmt, arglist);
仅仅是把arglist指针的值0067FD78入栈，然后把格式字符串入栈，相当于调用：

printf(fmt, 0067FD78);

自然这样的调用肯定会出现错误。

我们能不能逐个把参数提取出来，再传递给其它函数呢？先考虑一次性把所有参数传递进去的问题。

如果调用的是系统库函数，这种情况下是不可能的。因为提取参数是在运行态，而参数入栈是在编译的时候确定的。无法让编译器预知运行态的事情给出正确的参数
入栈代码。而我们在运行态虽然可以提取每个参数，但是无法将参数一次性全部压栈，即使使用汇编代码实现起来也是很困难的，因为不单是一个简单的push代
码就可以做到。

如果接受参数的函数也是我们自己写的，自然我们可以把arglist指针入栈，然后在函数中自己解析arglist指针里面的参数，逐个提取出来处理。但
是这样做似乎没有什么意义，一方面，这个函数没有必要也做成可变参数函数，另一方面直接在第一个函数中解析参数，然后处理不是更简单么？

我们唯一可以做到的是，逐个解析参数，然后循环中调用其它可变参数函数，每次传递一个参数。这里又有一个问题，就是参数表中的不可变参数的传递问题，有些
情况下不能简单的传递，以上面的例子为例， 通常我们解析参数的同时，还需要解析格式字符串：

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include
<stdarg.h>

//测试一下这个，开个玩笑

void t(...)

{

printf("/n");

}

int mywrite(char *fmt, ...)

{

va_list arglist;

va_start(arglist, fmt);

char temp[255];

strcpy(temp, fmt); //Copy the Format string

char Format[255];

char *p = strchr(temp,'%');

int i=0;

int iParam;

double fParam;

while(p != NULL)

{

while((*p<'a' ||
*p>'z') && (*p!=0) ) p++;

if(*p == 0)break;

p++;

//格式字符串

int nChar = p - temp;

strncpy(Format,temp,
nChar);

Format[nChar] = 0;

//参数

if(Format[nChar-1] !=
'f')

{

iParam = va_arg( arglist, int);

printf(Format, iParam);

}

else

{

fParam =
va_arg( arglist, double);

printf(Format, fParam);

}

i++;

if(*p == 0) break;

strcpy(temp, p);

p =
strchr(temp, '%');

}

if(temp[0] != 0)

printf(temp);

return i;

}

void main()

{

int i=10, j=20;

char buf[] = "This is a
test";

double f= 123.456;

mywrite("String: %s/nInt: %d,
%d/nFloat :%4.2f/nEnd", buf, i, j, f, 0);

t("aaa", i);

}

//输出：

String: This is a test

Int: 10, 20

Float :123.46

End

当然这里的解析是不完善的。