C函式和巨集中的可變引數

2021-07-09 02:11:52 字數 4276 閱讀 3737

一：呼叫慣例

函式的呼叫方和被呼叫方對函式如何呼叫應該有統一的理解，否則函式就無法正確呼叫。比如foo(int n, int m)，呼叫方如果認為壓棧順序是m，n，而foo認為壓棧順序是n, m，那麼這個函式就不會呼叫成功。

因此，函式的呼叫方和被呼叫方對於函式如何呼叫需要有個明確的約定，雙方都遵守同樣的約定，函式才能呼叫成功，這種約定稱為呼叫慣例，乙個呼叫慣例一般會規定如下幾個方面的內容：

1：函式引數的傳遞順序和方式

函式引數的傳遞有多種方式，最常見的是通過棧傳遞。函式的呼叫方將引數壓入棧中，函式自己在從棧中將引數取出。如果有多個引數，呼叫慣例要規定函式呼叫方引數壓棧的順序：從左至右，還是從右至左。有些呼叫慣例還允許使用暫存器傳遞引數，以提高效能。

2：棧的維護方式

在函式將引數壓棧之後，函式體會被呼叫，此後需要將被壓入棧中的引數全部彈出，使得棧在函式呼叫前後保持一致。這個彈出的工作可以由函式呼叫方完成，也可以由函式本身完成。

3：名字修飾策略

不同的呼叫慣例對函式名有不同的修飾策略

在c中，存在多個呼叫慣例，預設的呼叫慣例是cdecl，任何乙個沒有顯示執行呼叫慣例的函式預設都是cdecl慣例。另外，_cdecl是非標準關鍵字，在不同的編譯器中可以有不同的寫法，比如在gcc中，使用：__attribute__((cdecl))。cdecl的呼叫慣例：引數從右至左的順序入棧，引數出棧由呼叫方完成。

除了cdecl呼叫慣例之外，還存在許多別的呼叫慣例，比如stdcall，fastcall等，不再贅述。

二：函式中的可變引數

printf函式的原型如下：

int printf(const char *format, ...);
printf函式就是可變引數的典範。除了第乙個引數型別為const char *之外，可以追加任意數量，任意型別的引數。

可變引數的實現，得益於c語言預設的cdecl呼叫慣例，它從右向左進行引數的入棧，比如函式：int  sum(unsigned  num,  ...);num表示後面會傳遞num個整數，當呼叫sum時：int n = sum(3, 16, 38, 53);引數在棧上的布局如下圖：

函式內部，可以使用num得到數字3，而且其他引數在棧上的排列就是在num的高位址方向，從而可以通過num的位址計算出其他引數的位址，所以，sum函式的實現如下：

int sum(unsigned num, ...)
所以，cdecl呼叫慣例保證了引數的正確處理，但是在呼叫sum函式的時候，必須要知道有多少個不定引數，每個不定引數的型別是什麼。因此printf在format中指定了引數型別和引數個數。

可以使用stdarg.h中定義的巨集來訪問各個不定引數：

#include 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);
首先需要定義va_list型別的變數：va_list  ap;  該變數會依次指向各個可變引數。     va_list實際上是乙個指標，指向各種不定引數，因型別不同，所以va_list以void *或char *為最佳選擇。

ap必須首先使用va_start初始化，ap只有經過va_start初始化之後，才可以被後續的va_arg和va_end使用。

va_start(ap, last)；其中last是函式最後乙個具名引數，比如printf中的format。因va_start中會使用last的位址，因此該變數不能是暫存器變數，也不能是函式或者陣列型別。

經過va_start初始化之後，ap指向第乙個可變引數。

va_arg巨集返回當前可變引數的值，並使ap指向下乙個可變引數：type  va_arg(va_list ap,  type); type是ap指向的當前可變引數的型別。該巨集還會修改ap，使其指向下乙個可變引數。

如果後續沒有可變引數了，或者type與實際的可變引數型別不符，則va_arg會發生不可預知的錯誤。

同乙個函式中，每乙個va_start必須跟著乙個相應的va_end。經過va_end之後，ap將是未定義的。一般是將指標ap置null。

這些巨集可以如下實現：

#define va_list             char *


#define va_start(ap, arg)   (ap = (va_list)(&arg) + sizeof(arg))


#define va_arg(ap, t)       (*(t*)((ap += sizeof(t)) – sizeof(t)))


#define va_end(ap)          (ap = (va_list)0)
va_copy將src複製到dest。行為上類似於，以同樣的步驟和引數，將之前對src的呼叫，施加於dest上。

va_start、va_arg、va_end和va_copy都是執行緒安全的。其中va_start、va_arg和va_end是c89中就定義的，在c99中，又新增了va_copy。

下面的例子，是實現乙個printf函式的簡易版：

#include #include void foo(char *fmt, ...)


va_end(ap);


}
三：巨集中的可變引數c99中，類似於函式，巨集也可以接受可變引數。比如下面的例子：

#define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, __va_args__)
其中的」...」就是可變引數。在巨集的呼叫中，它會展開為最後乙個命名引數之後，』)』之前的所有token，包括逗號，並替換掉巨集體中的」__va_args__」。

比如下面的語句：

debug("the int is %d, string is %s\n", 3, "hello, world");
經過巨集替換之後，展開為下面的語句：

fprintf (stderr, "the int is %d, string is %s\n", 3, "hello, world");
在gcc中，除了支援上面的寫法之外，還支援使用更具描述性的名字表示可變引數，而不使用」__va_args__」。使用」argname...」的寫法表示可變引數，其中argname是引數名，可以任意取。比如上面的巨集定義，可以寫成下面的形式，效果是一樣的：

#define debug(format, arg...)  fprintf(stderr, format, arg)
但是，上面兩種寫法的debug巨集還有乙個共同的問題，就是必須提供乙個可變引數，否則無法匹配巨集，而且會出現語法錯誤，比如下面的語句：

debug("hehe\n");
展開後，就會擴充套件為下面的語句：

fprintf(stderr, "hehe\n", );
這顯然會報語法錯誤。

解決這個問題有兩種方法：

1：將所有引數都當成可變引數，將巨集定義成下面的形式：

#define debug(...)  fprintf (stderr, __va_args__)
或是： 

#define debug(arg...)  fprintf(stderr, arghehe)
2：使用」##」。當將」##」置於逗號和可變引數之間時，它有特殊的意義。比如下面的寫法：

#define debug(format, ...) fprintf (stderr, format, ##__va_args__)
或是： 

#define debug(format, arg...)  fprintf(stderr, format, ##arg)
這種情況下，當省略可變引數時，」##」會使得預編譯器刪除它前面的逗號。當確實提供了可變引數時，」##」不起作用，像正常的可變引數一樣進行替換。

推薦使用第二種方法。

參考：

《程式設計師的自我修養》

C函式和巨集中的可變引數

一 呼叫慣例 函式的呼叫方和被呼叫方對函式如何呼叫應該有統一的理解，否則函式就無法正確呼叫。比如foo int n,int m 呼叫方如果認為壓棧順序是m，n，而foo認為壓棧順序是n,m，那麼這個函式就不會呼叫成功。因此，函式的呼叫方和被呼叫方對於函式如何呼叫需要有個明確的約定，雙方都遵守同樣的約...

可變引數函式和巨集函式

格式化字串,可變引數函式需要借助於va list va start va arg va end巨集,可變引數巨集需要借助於 變參1 最後乙個可見引數型別是int int add int n,int main int add int n,該函式返回 n 個 int 數的和，n個int，跟在第乙個引數後...

《c和指標》 巨集可變引數

va list 是在c語言中解決變參問題的一組巨集，定義在標頭檔案下。va list的用法 1 首先在函式裡定義一具va list型的變數，這個變數是指向引數的指標 2 然後用va start巨集初始化變數剛定義的va list變數，這個巨集的第二個引數是第乙個可變引數的前乙個引數，是乙個固定的引數...