C語言變參函式實現方法分析

2021-06-26 09:15:49 字數 3812 閱讀 2488

c語言中，最經典的可變引數函式莫過於printf()，它的宣告如下所示：

int printf(const char *format, ...);
printf()的引數列表中，第1個引數是const char* format，而第2個引數是3點「...」，兩者用逗號隔開。這就是可變參函式的宣告方式。那麼，第1個引數和後續的若干引數之間是什麼關係呢？可以寫個程式來測試一下。

#include void function(const char *arg, ...);


int main(int argc, char *argv)


void function(const char *arg, ...)
編譯程式，執行結果如下：

圖 1結論：c語言的可變引數列表是乙個字串陣列，arg是第1個字串，其它字串引數緊跟在後面。

需要注意的是，arg是字串而不是字串陣列！由於陣列的特性，知道第1個元素就可以依次訪問剩餘的元素，故知道第1個元素的位址即可！

知道了上述結論，已經可以自定義自己想要的可變參函式。但是每次都要通過(&arg)[0]的形式來訪問引數，不是很方便。因此，可以定義一些巨集來簡化引數的訪問。具體實現如下：

#include // 為了簡化可變引數的訪問，定義一下型別和巨集


typedef char * va_list;


#define _intsizeof(v) ( (sizeof(v) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) // 32位系統中，此巨集的結果恒為4


#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _intsizeof(v) ) // 初始化ap使其指向第2個引數（忽略第1個！）


#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _intsizeof(t)) - _intsizeof(t)) ) // 將當前的字串返回，並將ap指向下乙個字串


#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 ) // 將ap賦為char *即null


void function(const char *arg, ...);


int main(int argc, char *argv)


void function(const char *arg, ...)
編譯程式，執行結果如下：

圖2結論：這個結果和圖1的結果基本相同。但需要注意的是圖2中hello只輸出一次，因為第6行**已經說明，忽略第1個引數。另外，圖2的最後乙個輸出為亂碼，那是因為function的輸入只有3個引數，而最後乙個輸出對應的是第4個引數，故亂碼。

那麼，上面的巨集分別代表什麼意思呢？下面進行詳細的分析。

#define _intsizeof(v) ( (sizeof(v) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
對比其巨集名和sizeof()可知，該巨集主要用於獲取型別占用的空間長度，但與sizeof()不同的是，此巨集獲取的最小占用長度為int的整數倍。例如：在32位系統中sizeof(int)=4，因此~(sizeof(int) -1) 的二進位制最低兩位為0，任何數與其作位與則使得末兩位為0！在32為系統中，當v為char型時，sizeof(v) + sizeof(int) -1 = 4，位與後結果為4；當v為short型時，sizeof(v) + sizeof(int) -1 = 5，位與後結果為4；當v為int型或者指標時，sizeof(v) + sizeof(int) -1 = 7，位與後結果為4；當v為double型，sizeof(v)為8，最終位與的結果是8。這些結果都是4的整數倍！

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _intsizeof(v) )
此巨集主要用於獲取可變引數列表的第2個引數的位址（ap是型別為va_list的指標，v是可變引數第1個引數）。為什麼是第2個引數，不是第1個呢？下面將詳細分析。由定義知v為char*型別，因此&v為char**型別，即引數列表陣列。然而，為了避免賦值時型別衝突，將&v強制轉換為va_list型別，也就是char*型，這是乙個非常有意思的做法。因此，ap並不是第1個字串的位址！可以用下面的程式進行測試。

#include // 為了簡化可變引數的訪問，定義一下型別和巨集


typedef char * va_list;


#define _intsizeof(v) ( (sizeof(v) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) // 32位系統中，此巨集的結果恒為4


#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v/* + _intsizeof(v) */) // 僅測試(va_list)&v的效果，故先注釋+ _intsizeof(v) 


#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _intsizeof(t)) - _intsizeof(t)) ) // 將當前的字串返回，並將ap指向下乙個字串


#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 ) // 將ap賦為char *即null


void function(const char *arg, ...);


int main(int argc, char *argv)


void function(const char *arg, ...)
編譯**，執行結果如下：

可見，將ap當做字串的輸出時亂碼，而現將其轉換為char**再用下標的方式進行訪問，則可以得到正確的字串輸出。

上面提到，va_list主要用於獲取可變引數列表的第2個引數的位址，那是因為&v加了_intsizeof(v)再賦值給ap，從而使得ap指向的是第2個引數，而不是第1個。為什麼要這樣做呢？那是因為第1個引數可以由arg獲得，不必再過va_list來獲取了！

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _intsizeof(t)) - _intsizeof(t)) )
此巨集主要用於獲取可變引數的當前引數，返回指定值，並將指標指向下一引數（t——當前引數的型別）。最裡層的(ap += _intsizeof(t)) - _intsizeof(t)，表示先將ap增加_intsizeof(t)的值，而再減_intsizeof(t)則表示增加前的值了，然後對其進行型別轉換(t *)。對於字串，t為char*，因此(t*)就是(char **)。最後對char**型別進行取值運算，則變成char*型。好曲折，但是很巧妙吧！

#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
這個巨集幾比較簡單了，主要用於清空va_list可變引數列表。將ap賦值為(va_list)0型別，也即是(char *)0型別，即null!這時ap不再有效！

這些巨集確實方便了可變參函式的實現，但是想不出這麼巧妙的巨集怎麼辦呢？沒關係，別人早就已經想好了，而且已經實現了，上述的巨集都在標頭檔案stdarg.h中！使用時只需要包含此標頭檔案即可！

參考資料

[2]c語言可變引數函式詳解示例

C語言（變參函式）

c語言雖然沒有c 的函式過載特性，但也可以實現變參，但要保證第乙個引數資訊的完整性。拓展 定義變參函式時，第乙個引數一般是字串，攜帶後續變參的型別和數量資訊，變參使用三點來表示，如 void sumup const char info,再使用va list va start va arg 和va e...

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