c语言中可变参数函数设计方案.docx
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c语言中可变参数函数设计方案
c语言中可变参数函数的设计
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-----最近想好好学学这个,先把网上搜集得资料贴上.
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参数可变函数的实现（上）CSDNBlog推出文章指数概念，文章指数是对Blog文章综合评分后推算出的，综合评分项分别是该文章的点击量，回复次数，被网摘收录数量，文章长度和文章类型；满分100，每月更新一次。
此文献给如我一般还在探索C语言之路的朋友们。
注：
本文中测试程序的编译环境为win2000和VC6.0
缘起：
作为一个程序员，我没有写过参数可变的函数，我相信大部分朋友也没有涉及过，或者我的境界层次太低了。
那么缘何我要去揭这一层面纱呢？
因为好奇！
我是个思维具有极大惰性的人，曾经识得参数可变函数，也懒得去深究，但是它的三点（函数声明时参数列表中的“…”）却深刻的映入了我的记忆里，而且是带着若干个闪耀的问号。
可是就在昨天，在拜读某君的高论时，它再一次出现了。
我的资质真的是不太够，因为某君在谈到它时只是给出了中关于它的宏定义，我想大概在高手眼里，点这一下就神会了吧。
可是他这么轻轻一点却使留在记忆里曾经的那几个问号无限的膨胀，以至于我这个又菜又懒的所谓程序员也萌生了莫大的好奇。
破题：
但凡所谓“实现”都是从没有到有的过程，但是我只是想去解惑它的实现，因为它原本就是好端端的正为成千上万的程序员们服务。
还是从我们熟悉的printf说起：
如果你是个C语言的程序员，无论你是初学者还是高高手，对于printf都不会陌生，甚至你已经用了无数次了。
我已经说过我是个有极大惰性的人，所以每次用printf都是照本宣科，规规矩矩的按教科书上说的做，从来没有问过一个为什么，这就是所谓的“熟视无睹”吧。
其实，printf函数是一个典型的参数可变的函数。
在保证它的第一个参数是字符串的条件下，你可以输任意数量任意合法类型的参数。
只要你在第一个字符串参数中使用了对应的格式化字符串，你就可以输出正确的值。
这难道不是件很有趣的事吗？
那它是怎么做到的？
1，首先，怎么得到参数的值。
对于一般的函数，我们可以通过参数对应在参数列表里的标识符来得到。
但是参数可变函数那些可变的参数是没有参数标识符的，它只有“…”，所以通过标识符来得到是不可能的，我们只有另辟途径。
我们知道函数调用时都会分配栈空间，而函数调用机制中的栈结构如下图所示：
|......|
------------------
|参数2|
------------------
|参数1|
------------------
|返回地址|
------------------
|调用函数运行状态|
------------------
可见，参数是连续存储在栈里面的，那么也就是说，我们只要得到可变参数的前一个参数的地址，就可以通过指针访问到那些可变参数。
但是怎么样得到可变参数的前一个参数的地址呢？
不知道你注意到没有，参数可变函数在可变参数之前必有一个参数是固定的，并使用标识符，而且通常被声明为char*类型，printf函数也不例外。
这样的话，我们就可以通过这个参数对应的标识符来得到地址，从而访问其他参数变得可能。
我们可以写一个测试程序来试一下：
#include
voidva_test（char*fmt,...）;//参数可变的函数声明
voidmain（）
{
inta=1,c=55;
charb='b';
va_test（"",a,b,c）;//用四个参数做测试
}
voidva_test（char*fmt,...）//参数可变的函数定义，注意第一个参数为char*fmt
{
char*p=NULL;
p=（char*）&fmt;//注意不是指向fmt，而是指向&fmt，并且强制转化为char*,以便一个一个字节访问
for（inti=0;i<16;i++）//16是通过计算的值（参数个数*4个字节），只是为了测试，暂且将就一下
{
printf（"%.4d",*p）;//输出p指针指向地址的值
p++;
}
}
编译运行的结果为
0056000000660000|0001000000000000|0098000000000000|0055000000000000
由运行结果可见，通过这样方式可以逐一获得可变参数的值。
至于为什么通常被声明为char*类型，我们慢慢看来。
2，怎样确定参数类型和数量
通过上述的方式，我们首先解决了取得可变参数值的问题，但是对于一个参数，值很重要，其类型同样举足轻重，而对于一个函数来讲参数个数也非常重要，否则就会产生了一系列的麻烦来。
通过访问存储参数的栈空间，我们并不能得到关于类型的任何信息和参数个数的任何信息。
我想你应该想到了——使用char*参数。
Printf函数就是这样实现的，它把后面的可变参数类型都放到了char*指向的字符数组里，并通过%来标识以便与其它的字符相区别，从而确定了参数类型也确定了参数个数。
其实，用何种方式来到达这样的效果取决于函数的实现。
比如说，定义一个函数，预知它的可变参数类型都是int，那么固定参数完全可以用int类型来替换char*类型，因为只要得到参数个数就可以了。
3，言归正传
我想到了这里，大概的轮廓已经呈现出来了。
本来想就此作罢的（我的惰性使然），但是一想到如果不具实用性便可能是一堆废物，枉费我打了这么些字，决定还是继续下去。
我是比较抵制用那些不明所以的宏定义的，所以在上面的阐述里一点都没有涉及定义在的va（variable-argument）宏。
事实上，当时让我产生极大疑惑和好奇的正是这几个宏定义。
但是现在我们不得不要去和这些宏定义打打交道，毕竟我们在讨生计的时候还得用上他们，这也是我曰之为“言归正传”的理由。
好了，我们来看一下那些宏定义。
打开文件，找一下va_*的宏定义，发现不单单只有一组，但是在各组定义前都会有宏编译。
宏编译指示的是不同硬件平台和编译器下用怎样的va宏定义。
比较一下，不同之处主要在偏移量的计算上。
我们还是拿个典型又熟悉的——X86的相关宏定义：
1）typedefchar*va_list;
2）#define_INTSIZEOF（n）（（sizeof（n）+sizeof（int）-1）&~（sizeof（int）-1））
3）#defineva_start（ap,v）（ap=（va_list）&v+_INTSIZEOF（v））
4）#defineva_arg（ap,t）（*（t*）（（ap+=_INTSIZEOF（t））-_INTSIZEOF（t）））
5）#defineva_end（ap）（ap=（va_list）0）
我们逐一看来：
第一个我想不必说了，类型定义罢了。
第二个是颇有些来头的，我们也不得不搞懂它，因为后面的两个关键的宏定义都用到了。
不知道你够不够细心，有没有发现在上面的测试程序中，第二个可变参数明明是char类型，可是在输出结果中占了4个byte。
难道所有的参数都会占4个byte的空间？
那如果是double类型的参数，且不是会丢失数据！
如果你不嫌麻烦的话，再去做个测试吧，在上面的测试程序中用一个double类型（长度为8byte）和一个longdouble类型（长度为10byte）做可变参数。
发现什么？
double类型占了8byte,而longdouble占了12byte。
好像都是4的整数倍哦。
不得不引出另一个概念了“对齐（alignment）”,所谓对齐，对Intel80x86机器来说就是要求每个变量的地址都是sizeof（int）的倍数。
原来我们搞错了，char类型的参数只占了1byte，但是它后面的参数因为对齐的关系只能跳过3byte存储，而那3byte也就浪费掉了。
那为什么要对齐？
因为在对齐方式下，CPU的运行效率要快得多（举个例子吧，要说明的是下面的例子是我从网上摘录下来的，不记得出处了。
示例：
如下图，当一个long型数（如图中long1）在内存中的位置正好与内存的字边界对齐时，CPU存取这个数只需访问一次内存，而当一个long型数（如图中的long2）在内存中的位置跨越了字边界时，CPU存取这个数就需要多次访问内存，如i960cx访问这样的数需读内存三次（一个BYTE、一个SHORT、一个BYTE，由CPU的微代码执行，对软件透明），所以对齐方式下CPU的运行效率明显快多了。
18162432
------------------------------
|long1|long1|long1|long1|
------------------------------
||||long2|
------------------------------
|long2|long2|long2||
------------------------------
|....）。
好像扯得有点远来，但是有助于对_INTSIZEOF（n）的理解。
位操作对于我来说是玄的东东。
单个位运算还应付得来，而这样一个表达式摆在面前就晕了。
怎么办？
菜鸟自有菜的办法。
（待续）
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C语言中的可变参数函数CSDNBlog推出文章指数概念，文章指数是对Blog文章综合评分后推算出的，综合评分项分别是该文章的点击量，回复次数，被网摘收录数量，文章长度和文章类型；满分100，每月更新一次。
第一篇
C语言编程中有时会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf（）函数,其函数原型为：
intprintf（constchar*format,...）;
它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是可变的（用三个点“…”做参数占位符）,实际调用时可以有以下的形式：
printf（"%d",i）;
printf（"%s",s）;
printf（"thenumberis%d,stringis:
%s",i,s）;
一个简单的可变参数的C函数
先看例子程序。
该函数至少有一个整数参数,其后占位符…，表示后面参数的个数不定。
在这个例子里，所有的输入参数必须都是整数，函数的功能只是打印所有参数的值。
函数代码如下：
//示例代码1：
可变参数函数的使用
#include"stdio.h"
#include"stdarg.h"
voidsimple_va_fun（intstart,...）
{
va_listarg_ptr;
intnArgValue=start;
intnArgCout="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%dtharg:
%d",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;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
simple_va_fun（100,-1）;
simple_va_fun（100,200,-1）;
return0;
}
下面解释一下这些代码。
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤：
⑴由于在程序中将用到以下这些宏:
voidva_start（va_listarg_ptr,prev_param）;
typeva_arg（va_listarg_ptr,type）;
voidva_end（va_listarg_ptr）;
va在这里是variable-argument（可变参数）的意思。
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。
⑵函数里首先定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变量是存储参数地址的指针.因为得到参数的地址之后，再结合参数的类型，才能得到参数的值。
⑶然后用va_start宏初始化⑵中定义的变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是可变参数列表的前一个参数,即最后一个固定参数。
⑷然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可变参数的地址,得到这个地址之后，结合参数的类型，就可以得到参数的值。
⑸设定结束条件，这里的条件就是判断参数值是否为-1。
注意被调的函数在调用时是不知道可变参数的正确数目的，程序员必须自己在代码中指明结束条件。
至于为什么它不会知道参数的数目，在看完这几个宏的内部实现机制后，自然就会明白。
第二篇
C语言之可变参数问题
C语言中有一种长度不确定的参数，形如：
"…"，它主要用在参数个数不确定的函数中，我们最容易想到的例子是printf函数。
原型：
intprintf（constchar*format[,argument]...）;
使用例：
printf（"Enjoyyourselfeveryday!
\n"）;
printf（"Thevalueis%d!
\n",value）;
这种可变参数可以说是C语言一个比较难理解的部分，这里会由几个问题引发一些对它的分析。
注意：
在C++中有函数重载（overload）可以用来区别不同函数参数的调用，但它还是不能表示任意数量的函数参数。
问题：
printf的实现
请问，如何自己实现printf函数，如何处理其中的可变参数问题？
答案与分析：
在标准C语言中定义了一个头文件专门用来对付可变参数列表，它包含了一组宏，和一个va_list的typedef声明。
一个典型实现如下：
typedefchar*va_list;
#defineva_start（list）list=（char*）&va_alist
#defineva_end（list）
#defineva_arg（list,mode）\
（（mode*）（list+=sizeof（mode）））[-1]
自己实现printf：
#include
intprintf（char*format,…）
{
va_listap;
va_start（ap,format）;
intn=vprintf（format,ap）;
va_end（ap）;
returnn;
}
问题：
运行时才确定的参数
有没有办法写一个函数，这个函数参数的具体形式可以在运行时才确定？
答案与分析：
目前没有"正规"的解决办法，不过独门偏方倒是有一个，因为有一个函数已经给我们做出了这方面的榜样，那就是main（），它的原型是:
intmain（intargc,char*argv[]）;
函数的参数是argc和argv。
深入想一下，"只能在运行时确定参数形式"，也就是说你没办法从声明中看到所接受的参数，也即是参数根本就没有固定的形式。
常用的办法是你可以通过定义一个void*类型的参数，用它来指向实际的参数区，然后在函数中根据根据需要任意解释它们的含义。
这就是main函数中argv的含义，而argc，则用来表明实际的参数个数，这为我们使用提供了进一步的方便，当然，这个参数不是必需的。
虽然参数没有固定形式，但我们必然要在函数中解析参数的意义，因此，理所当然会有一个要求，就是调用者和被调者之间要对参数区内容的格式，大小，有效性等所有方面达成一致，否则南辕北辙各说各话就惨了。
问题：
可变长参数的传递
有时候，需要编写一个函数，将它的可变长参数直接传递给另外的函数，请问，这个要求能否实现？
答案与分析：
目前，你尚无办法直接做到这一点，但是我们可以迂回前进，首先，我们定义被调用函数的参数为va_list类型，同时在调用函数中将可变长参数列表转换为va_list，这样就可以进行变长参数的传递了。
看如下所示：
voidsubfunc（char*fmt,va_listargp）
{
...
arg=va_arg（fmt,argp）;/*从argp中逐一取出所要的参数*/
...
}
voidmainfunc（char*fmt,...）
{
va_listargp;
va_start（argp,fmt）;/*将可变长参数转换为va_list*/
subfunc（fmt,argp）;/*将va_list传递给子函数*/
va_end（argp）;
...
}
问题：
可变长参数中类型为函数指针
我想使用va_arg来提取出可变长参数中类型为函数指针的参数，结果却总是不正确，为什么？
答案与分析：
这个与va_arg的实现有关。
一个简单的、演示版的va_arg实现如下：
#defineva_arg（argp,type）\
（*（type*）（（（argp）+=sizeof（type））-sizeof（type）））
其中，argp的类型是char*。
如果你想用va_arg从可变参数列表中提取出函数指针类型的参数，例如
int（*）（），则va_arg（argp,int（*）（））被扩展为：
（*（int（*）（）*）（（（argp）+=sizeof（int（*）（）））-sizeof（int（*）（））））
显然，（int（*）（）*）是无意义的。
解决这个问题的办法是将函数指针用typedef定义成一个独立的数据类型，例如：
typedefint（*funcptr）（）；
这时候再调用va_arg（argp,funcptr）将被扩展为：
（*（funcptr*）（（（argp）+=sizeof（funcptr））-sizeof（funcptr）））
这样就可以通过编译检查了。
问题：
可变长参数的获取
有这样一个具有可变长参数的函数，其中有下列代码用来获取类型为float的实参：
va_arg（argp,float）;
这样做可以吗？
答案与分析：
不可以。
在可变长参数中，应用的是"加宽"原则。
也就是float类型被扩展成double；char,short被扩展成int。
因此，如果你要去可变长参数列表中原来为float类型的参数，需要用va_arg（argp,double）。
对char和short类型的则用va_arg（argp,int）。
问题：
定义可变长参数的一个限制
为什么我的编译器不允许我定义如下的函数，也就是可变长参数，但是没有任何的固定参数？
intf（...）
{
...
}
答案与分析：
不可以。
这是ANSIC所要求的，你至少得定义一个固定参数。
这个参数将被传递给va_start（），然后用va_arg（）和va_end（）来确定所有实际调用时可变长参数的类型和值。
第一篇
C语言编程中有时会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf（）函数,其函数原型为：
intprintf（constchar*format,...）;
它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是可变的（用三个点“…”做参数占位符）,实际调用时可以有以下的形式：
printf（"%d",i）;
printf（"%s",s）;
printf（"thenumberis%d,stringis:
%s",i,s）;
一个简单的可变参数的C函数
先看例子程序。
该函数至少有一个整数参数,其后占位符…，表示后面参数的个数不定。
在这个例子里，所有的输入参数必须都是整数，函数的功能只是打印所有参数的值。
函数代码如下：
//示例代码1：
可变参数函数的使用
#include"stdio.h"
#include"stdarg.h"
voidsimple_va_fun（intstart,...）
{
va_listarg_ptr;
intnArgValue=start;
intnArgCout="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%dtharg:
%d",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;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
simple_va_fun（100,-1）;
simple_va_fun（100,200,-1）;
return0;
}
下面解释一下这些代码。
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤：
⑴由于在程序中将用到以下这些宏:
voidva_start（va_listarg_ptr,prev_param）;
typeva_arg（va_listarg_ptr,type）;
voidva_end（va_listarg_ptr）;
va
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