可变长参数函数 实现解析.doc

可变长参数函数(变参函数) 技术分析 /2011_01_15在C语言中，函数参数的传递方式有值传和址传.值传是把实参的一个专用的、临时的复制值给被调函数中相应的形参被调用函数使用、修改这个传来的复制值，不会影响实参的值.址传则是把变量(实参)的地址传给被调函数.被调函数通过这个地址找到该变量的存放位置，直接对该地址中存放的变量的内容进行存取操作.因此，在被调用函数中可以修改实参的值.这也是函数参数址传的优点.无论是值传还是址传，都要求实参的数目及类型与形参要完全一致.在一般的程序设计语言中，函数参数的数目及类型是不可变的.即函数被设计之后，只能接收已固定个数和固定类型的实参.这样在编译时，函数形参的存储空间便于确定.但是在C语言中，不但参数的类型可变，参数的个数也是可变的.也就是说，在形参表中可以不明确指定传递参数的个数和类型，一个常见的库函数Printf() 就是如此.这种函数称之为可变长参数函数(变参函数).可变长参数函数的参数数目和类型虽然是可变，但其设计原理与固定参数函数的设计原理是一致的，必须有办法告诉变参函数没有指定的参数的个数和类型。下面我们通过对可变长参数函数的理解和设计，在教学中更有助于加深掌握C语言函数设计的思想方法.利用其它语言所不具有的这一可变长参数功能，可以开发灵活、方便、简洁、功能强的程序模块.1，可变长参数函数的设计方法 stdarg.h 解析:stdarg.h是C语言中C标准函式库的标头档，stdarg是由standard(标准) arguments(参数)简化而来，主要目的为让函式能够接收不定量参数。1 C+的cstdarg标头档中也提供这样的机能；虽然与C的标头档是相容的，但是也有冲突存在。 不定参数函式(Variadic functions)是stdarg.h内容典型的应用，虽然也可以使用在其他由不定参数函式呼叫的函式(例如，vprintf)。 在标准文件stdarg.h中包含带参数的宏定义typedefvoid*va_list#defineva_arg(ap,type)(*(type*)(ap)+)#defineva_start(ap,lastfix)(ap=)#defineva_end(ap)例:#include #include void printargs(int arg1, .) /* 输出所有int型态的参数，直到-1结束 */ va_list ap; int i; va_start(ap, arg1); for (i = arg1; i != -1; i = va_arg(ap, int) printf(%d , i); va_end(ap); putchar(n); (1) 可变长参数函数用规定格式定义为“类型函数名(firstfix,lastfix,)”.firstfix,lastfix表示函数参数列表中的第一个和最后一个固定参数，该参数列表中至少要有一个固定参数，其作用是为了给变参函数确定列表中参数的个数和参数的类型.(2) 指针类型va_list用来说明一个变量ap(argument pointer可变参数指针)，此变量将依次引用可变参数列表中用省略号“”代替的每一个参数.即指向将要操作的变参.(3) 宏va_start (ap,lastfix)是为了初始化变参指针ap,以指向可变参数列表中未命名的第一个参数，即指向lastfix后的第一个变参.它必须在指针使用之前调用一次该宏，参数列表中至少有一个未命名的可变参数.从宏定义可知其正确性.(4) 宏va_arg (ap,type)调用，将ap指向下一个可变参数，而ap的类型由type确定，type数据类型不使用float类型.调用后将新的变参可指向一个工作变参，如iap=va_start (ap,int)调用.(5) 宏va_end (ap)从stdarg.h中看出定义为空，即未定义.其功能完成清除变量ap的作用，表明程序以后不再使用，若该指针变量需再使用，必须重新调用宏va_start 以启动该变量.2，应用举例利用上面讨论的一般可变长参数函数的设计方法，通过实例逐步分析其特点，以加深函数实参与形参一致性的理解.2.1变参类型相同的函数#include#includeintmul(intnum,intdata1,)/求n个int型数的乘积inttotal=data1;intarg,i;va_listap;va_start(ap,data1);for(i=1;inum;i+)arg=va_arg(ap,int);total*=arg;va_end(ap);returntotal;longmul2(inti,)int*p,j;p=&i+1;/p指向参数列表下一个位置longs=*p;for(j=1;ji;j+)s*=pj;returns;intmain()printf(%dn,mul(3,2,3,5);printf(%dn,mul2(3,2,3,5);return0;在该例中，for循环中的ap指向的下一个变参类型皆为整型，所以变参类型相同，但变参个数不定./以下部分, 选看2.2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): typedefchar*va_list;#define_INTSIZEOF(n)(sizeof(n)+sizeof(int)-1)&(sizeof(int)-1)#defineva_start(ap,v)(ap=(va_list)&v+_INTSIZEOF(v)#defineva_arg(ap,t)(*(t*)(ap+=_INTSIZEOF(t)-_INTSIZEOF(t)#defineva_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.#includestdio.h#includestdlib.h#includevoidmyprintf(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_listva_listpArg;charc;/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_startva_start(pArg,fmt);doc=*fmt;if(c!=%)putchar(c);/照原样输出字符else/按格式字符输出数据switch(*+fmt)cased:printf(%d,*(int*)pArg);break;casex:printf(%#x,*(int*)pArg);break;casef:printf(%f,*(float*)pArg);default:break;/pArg+=sizeof(int);/等价于原来的va_argva_arg(pArg,int);+fmt;while