va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用

概述

由于在C语言中没有函数重载,解决不定数目函数参数问题变得比较麻烦;即使采用C++,如果参数个数不能确定,也很难采用函数重载.对这种情况,有些人采用指针参数来解决问题.下面就c语言中处理不定参数数目的问题进行讨论.
定义

大家先看几宏.

在VC++6.0的include有一个stdarg.h头文件,有如下几个宏定义:

#define _INTSIZEOF(n)   ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) ) 

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )           //第一个可选参数地址

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一个参数地址

#define va_end(ap)    ( ap = (va_list)0 )                            // 将指针置为无效

如果对以上几个宏定义不理解,可以略过,接这看后面的内容.
参数在堆栈中分布,位置

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,一些黑客就是在堆栈中修改函数返回地址,执行自己的代码来达到执行自己插入的代码段的目的.

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
示例代码

void arg_test(int i, ...);

int main(int argc,char *argv[]) 

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d\n", int_size);

 arg_test(0, 4);

 

 arg_cnt(4,1,2,3,4);

 return 0;

}

void arg_test(int i, ...)

{

 int j=0; 

 va_list arg_ptr; 

 

 va_start(arg_ptr, i); 

 printf("&i = %p\n", &i);//打印参数i在堆栈中的地址

 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);

 //打印va_start之后arg_ptr地址,

 //应该比参数i的地址高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 

 j=*((int *)arg_ptr);

 printf("%d %d\n", i, j); 

 j=va_arg(arg_ptr, int); 

 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);

 //打印va_arg后arg_ptr的地址

 //应该比调用va_arg前高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 va_end(arg_ptr); 

 printf("%d %d\n", i, j); 

}

代码说明:

int int_size = _INTSIZEOF(int);得到int类型所占字节数

 va_start(arg_ptr, i); 得到第一个可变参数地址,
根据定义(va_list)&v得到起始参数的地址, 再加上_INTSIZEOF(v) ,就是其实参数下一个参数的地址,即第一个可变参数地址.

j=va_arg(arg_ptr, int); 得到第一个参参数的值,并且arg_ptr指针上移一个_INTSIZEOF(int),即指向下一个可变参数的地址.

va_end(arg_ptr);置空arg_ptr,即arg_ptr=0;

总结:读取可变参数的过程其实就是堆栈中,使用指针,遍历堆栈段中的参数列表,从低地址到高地址一个一个地把参数内容读出来的过程.

在编程中应该注意的问题和解决办法

虽然可以通过在堆栈中遍历参数列表来读出所有的可变参数,但是由于不知道可变参数有多少个,什么时候应该结束遍历,如果在堆栈中遍历太多,那么很可能读取一些无效的数据.

解决办法:a.可以在第一个起始参数中指定参数个数,那么就可以在循环还中读取所有的可变参数;b.定义一个结束标记,在调用函数的时候,在最后一个参数中传递这个标记,这样在遍历可变参数的时候,可以根据这个标记结束可变参数的遍历;

下面是一段示例代码:

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

void arg_cnt(int cnt, ...);

int main(int argc,char *argv[]) 

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d\n", int_size);

 arg_cnt(4,1,2,3,4);

 return 0;

}

void arg_cnt(int cnt, ...)

{

 int value=0; 

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt; 

 va_list arg_ptr; 

 va_start(arg_ptr, cnt); 

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  value = va_arg(arg_ptr,int);

  printf("value%d=%d\n", i+1, value);

 }

}

虽然可以根据上面两个办法解决读取参数个数的问题,但是如果参数类型都是不定的,该怎么办,如果不知道参数的类型,即使读到了参数也没有办法进行处理.解决办法:可以自定义一些可能出现的参数类型,这样在可变参数列表中,可以可变参数列表中的那类型,然后根据类型,读取可变参数值,并进行准确地转换.传递参数的时候可以这样传递:参数数目,可变参数类型1,可变参数值1,可变参数类型2,可变参数值2,....

这里给出一个完整的例子:

#include <stdio.h>

#include <stdarg.h>

const int INT_TYPE  = 100000;

const int STR_TYPE  = 100001;

const int CHAR_TYPE  = 100002;

const int LONG_TYPE  = 100003;

const int FLOAT_TYPE = 100004;

const int DOUBLE_TYPE = 100005;

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

//可变参数采用arg_type,arg_value...的形式传递,以处理不同的可变参数类型

void arg_type(int cnt, ...);

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

void arg_cnt(int cnt, ...);

//测试va_start,va_arg的使用方法,函数参数在堆栈中的地址分布情况

void arg_test(int i, ...);

int main(int argc,char *argv[]) 

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d\n", int_size);

 arg_test(0, 4);

 

 arg_cnt(4,1,2,3,4);

 arg_type(2, INT_TYPE, 222, STR_TYPE, "ok,hello world!");

 return 0;

}
void arg_test(int i, ...)

{

 int j=0; 

 va_list arg_ptr; 

 

 va_start(arg_ptr, i); 

 printf("&i = %p\n", &i);//打印参数i在堆栈中的地址

 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);

 //打印va_start之后arg_ptr地址,

 //应该比参数i的地址高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 

 j=*((int *)arg_ptr);

 printf("%d %d\n", i, j); 

 j=va_arg(arg_ptr, int); 

 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);

 //打印va_arg后arg_ptr的地址

 //应该比调用va_arg前高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 va_end(arg_ptr); 

 printf("%d %d\n", i, j); 

}

void arg_cnt(int cnt, ...)

{

 int value=0; 

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt; 

 va_list arg_ptr; 

 va_start(arg_ptr, cnt); 

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  value = va_arg(arg_ptr,int);

  printf("value%d=%d\n", i+1, value);

 }

}

void arg_type(int cnt, ...)

{

 int arg_type = 0;

 int int_value=0; 

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt; 

 char *str_value = NULL;

 va_list arg_ptr; 

 va_start(arg_ptr, cnt); 

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  arg_type = va_arg(arg_ptr,int);

  switch(arg_type)

  {

  case INT_TYPE:

   int_value = va_arg(arg_ptr,int);

   printf("value%d=%d\n", i+1, int_value);

   break;

  case STR_TYPE:

   str_value = va_arg(arg_ptr,char*);

   printf("value%d=%d\n", i+1, str_value);

   break;

  default:

   break;

  }

 }

}

以上是我个人的见解,不对的地方希望大家指正,发表看法,我不胜感谢!!!

posted on 2008-01-21 15:30 浪迹天涯 阅读(35408) 评论(12)  编辑 收藏 引用 所属分类: C++

评论

# re:
va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用 2008-01-21 15:30 浪迹天涯

va_start() va_end()函数应用 

1:当无法列出传递函数的所有实参的类型和数目时,可用省略号指定参数表 

void foo(...); 

void foo(parm_list,...); 

2:函数参数的传递原理 

函数参数是以数据结构:栈的形式存取,从右至左入栈.eg: 

#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 

3: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); 

_vsnprintf(pszDest, DestLen, pszFormat, args); 

va_end(args); 

} 

4.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; 

} 

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# re:
va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用 2009-05-14 08:05 ForE

多谢! 

描述上有点问题 

----------------------- 

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 

--------------------- 

stdcall才是这种情况... 

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# re:
va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用 2009-06-09 13:53 code c

经典！！！  回复  更多评论   

# re:
va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用 2009-06-09 14:07 code c

int demo( char msg, ... ) 

这个函数有个小问题（应该是char *，而不是char ），应改为： 

/*ANSI标准形式的声明方式，括号内的省略号表示可选参数*/ 

# re:
va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用 2010-07-08 13:39 leobupt

@code c

demo()函数有几处错误，修改如下：

int demo( char *msg, ... )

{

/*定义保存函数参数的结构*/

va_list argp;

int argno = 0;

char *para; //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*);//para = va_arg( argp, char);

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

break;

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

argno++;

}

va_end(argp);

//va_end( argp ); 　　 

/*将argp置为NULL*/

return 0;

}