变长参数va_list, va_start, va_arg, va_end, va_copy的用法

#include <stdarg.h>

void va_start(va_list ap, last);

type va_arg(va_list ap, type);

void va_end(va_list ap);

void va_copy(va_list dest, va_list src);

1. 查看man里的定义，可知：

va_list:用来保存宏va_start、va_arg和va_end所需信息的一种类型。为了访问变长参数列表中的参数，必须声明va_list类型的一个对象

va_start:访问变长参数列表中的参数之前使用的宏，它初始化用va_list声明的对象，初始化结果供宏va_arg和 va_end使用；

va_arg: 展开成一个表达式的宏，该表达式具有变长参数列表中下一个参数的值和类型。每次调用va_arg都会修改用va_list声明的对象，从而使该对象指向参数列表中的下一个参数；

va_end:该宏使程序能够从变长参数列表用宏va_start引用的函数中正常返回。

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.

2. 函数参数的传递情况：

在进程中，堆栈地址是从高到低分配的。当执行一个函数的时候，将参数列表入栈，压入堆栈的高地址部分，然后入栈函数的返回地址，接着入栈函数的执行代码，这个入栈过程，堆栈地址不断递减。

总之，函数在堆栈中的分布情况是，地址从高到低，依次是：函数参数列表，函数返回地址，函数执行代码段。

堆栈中，各个函数的分布情况是倒序的。即最后一个参数在列表中地址最高部分，第一个参数在列表地址的最低部分。参数在堆栈中的分布情况如下:

最后一个参数

倒数第二个参数

...

第一个参数

函数返回地址

函数代码段

3. 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.

4. 如何使用变长参数：

va_list 是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。

<Step 1> 在调用参数表之前，定义一个 va_list 类型的变量，(假设va_list 类型变量被定义为ap)；

<Step 2> 然后应该对ap 进行初始化，让它指向可变参数表里面的第一个参数，这是通过 va_start 来实现的，第一个参数是 ap 本身，第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量,即“...”之前的那个参数；

<Step 3> 然后是获取参数，调用va_arg，它的第一个参数是ap，第二个参数是要获取的参数的指定类型，然后返回这个指定类型的值，并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置；

<Step 4> 获取所有的参数之后，我们有必要将这个 ap 指针关掉，以免发生危险，方法是调用 va_end，他是输入的参数 ap 置为 NULL，应该养成获取完参数表之后关闭指针的习惯。

例如 int max(int n, ...); 其函数内部应该如此实现：

int max(int n, ...) { // 定参 n 表示后面变参数量，定界用，输入时切勿搞错

　va_list ap; // 定义一个 va_list 指针来访问参数表

va_start(ap, n); // 初始化 ap，让它指向第一个变参，n之后的参数

int maximum = -0x7FFFFFFF; // 这是一个最小的整数

int temp;

for(int i = 0; i < n; i++) {

temp = va_arg(ap, int); // 获取一个 int 型参数，并且 ap 指向下一个参数

if(maximum < temp) maximum = temp;

}

va_end(ap); // 善后工作，关闭 ap

return max;

}

// 在主函数中测试 max 函数的行为(C++ 格式)

int main() {

cout << max(3, 10, 20, 30) << endl;

cout << max(6, 20, 40, 10, 50, 30, 40) << endl;

}

基本用法阐述至此，可以看到，这个方法存在两处极严重的漏洞：

其一，输入参数的类型随意性，使得参数很容易以一个不正确的类型获取一个值(譬如输入一个float，却以int型去获取他)，这样做会出现莫名其妙的运行结果；

其二，变参表的大小并不能在运行时获取，这样就存在一个访问越界的可能性，导致后果严重的 RUNTIME ERROR。

#include <iostream>

void fun(int a, ...)

{

int *temp = &a;

temp++;

for (int i = 0; i < a; ++i)

{

cout << *temp << endl;

temp++;

}

}

int main()

{

int a = 1;

int b = 2;

int c = 3;

int d = 4;

fun(4, a, b, c, d);

system("pause");

return 0;

}

Output::

1

2

3

4

解决办法：

a)获取省略号指定的参数:

在函数体中声明一个va_list，然后用va_start函数来获取参数列表中的参数，使用完毕后调用va_end()结束。像这段代码：

void TestFun(char* pszDest, int DestLen, const char* pszFormat, ...)

{

va_list args;

va_start(args, pszFormat); //一定要“...”之前的那个参数

_vsnprintf(pszDest, DestLen, pszFormat, args);

va_end(args);

}

b)va_start使argp指向第一个可选参数。va_arg返回参数列表中的当前参数并使argp指向参数列表中的下一个参数。va_end把argp指针清为NULL。函数体内可以多次遍历这些参数，但是都必须以va_start开始，并以va_end结尾。

1).演示如何使用参数个数可变的函数，采用ANSI标准形式

#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!", "");

}

/*ANSI标准形式的声明方式，括号内的省略号表示可选参数*/

int demo( char msg, ... )

{

/*定义保存函数参数的结构*/

va_list argp;

int argno = 0;

char para;

　　 /*argp指向传入的第一个可选参数，msg是最后一个确定的参数*/

va_start( argp, msg );

while (1)

{

para = va_arg( argp, char);

if ( strcmp( para, "") == 0 )

break;

printf("Parameter #%d is: %s/n", argno, para);

argno++;

}

va_end( argp );

/*将argp置为NULL*/

return 0;

}

2)//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/n",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;

}

3)//示例代码2:扩展——自己实现简单的可变参数的函数。

下面是一个简单的printf函数的实现，参考了<The C Programming Language>中的例子

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

void myprintf(char* fmt, ...) //一个简单的类似于printf的实现，//参数必须都是int 类型

{

char* pArg=NULL; //等价于原来的va_list

char c;

pArg = (char*) &fmt; //注意不要写成p = fmt !!因为这里要对//参数取址，而不是取值

pArg += sizeof(fmt); //等价于原来的va_start

do

{

c =*fmt;

if (c != '%')

{

putchar(c); //照原样输出字符

}

else

{

//按格式字符输出数据

switch(*++fmt)

{

case'd':

printf("%d",*((int*)pArg));

break;

case'x':

printf("%#x",*((int*)pArg));

break;

default:

break;

}

pArg += sizeof(int); //等价于原来的va_arg

}

++fmt;

}while (*fmt != '/0');

pArg = NULL; //等价于va_end

return;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

int i = 1234;

int j = 5678;

myprintf("the first test:i=%d/n",i,j);

myprintf("the secend test:i=%d; %x;j=%d;/n",i,0xabcd,j);

system("pause");

return 0;

}

5. 结合 vsnprintf()使用，一次性获得变长参数的输出结果：

int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);

从看man里的example:

make_message(const char *fmt, ...)

{

int n;

int size = 100; /* Guess we need no more than 100 bytes. */

char *p, *np;

va_list ap;

if ((p = malloc(size)) == NULL)

return NULL;

while (1) {

/* Try to print in the allocated space. */

va_start(ap, fmt);

n = vsnprintf(p, size, fmt, ap);

va_end(ap);

/* If that worked, return the string. */

if (n > -1 && n < size)

return p;

/* Else try again with more space. */

参考如下，转载请注明原出处。

/article/8043691.html

/article/9659923.html