不定參數(shù)在C語言中的應(yīng)用

剛學(xué)C語言的時(shí)候，一般人都會首先接觸printf函數(shù)。通過這個(gè)函數(shù)，你可以打印不定個(gè)數(shù)的變量到屏幕，如：??

printf（"%d"， 3）；??

printf（"%d，%d"，3，4）；??

上述代碼看似簡單，實(shí)際上卻需要我們解決許多問題。在我們設(shè)計(jì)printf的時(shí)候，我們是不知道到底會傳入幾個(gè)參數(shù)的。在這種未知的情況下，我們需要解決下面幾個(gè)問題：??

怎么告訴printf我們會傳入幾個(gè)參數(shù)??

printf怎么去訪問這些參數(shù)??

函數(shù)調(diào)用完成后，系統(tǒng)怎么把參數(shù)從傳遞用的堆棧中釋放??

為了解決這些問題，我們首先要解釋cdecl調(diào)用約定，所有使用不定參數(shù)的函數(shù)必須是使用cdecl（全局函數(shù)）或者this call（類成員函數(shù)）調(diào)用約定。該約定對于參數(shù)傳遞規(guī)定如下：??

參數(shù)從右向左入棧（也就是如果你調(diào)用f（a，b，c），則c先入棧，然后是b，最后是a入棧）??

調(diào)用者負(fù)責(zé)清理堆棧??

其中第二點(diǎn)直接解決了前面三個(gè)問題中的第三個(gè)問題。我們來詳細(xì)說說其他兩個(gè)問題。??

確定參數(shù)的個(gè)數(shù)??

在一個(gè)函數(shù)中，一般有如下prelog代碼：??

00401020 push ebp??

00401021 mov ebp，esp??

00401023 sub esp，48h??

執(zhí)行上述代碼之后，func（a，b，c）函數(shù)所處的堆棧上下文就變成如下布局：??


??
其中，ebp指向保存舊的ebp的堆棧內(nèi)存的下一個(gè)字的地址，ebp＋8指向eip地址，ebp+12則指向函數(shù)調(diào)用的第一個(gè)參數(shù)，而ebp和esp之間是用于臨時(shí)變量（也就是堆棧變量）的空間。??

注意，由于上述prelog代碼的存在，我們很容易通過ebp得到第一個(gè)參數(shù)的地址，對于不定參數(shù)列表之前的類型固定的參數(shù)，我們也可以根據(jù)類型信息得到其實(shí)際的位置（例如，第一個(gè)參數(shù)的位置偏移第一個(gè)參數(shù)的大小，就是第二個(gè)參數(shù)的地址）。??

注意不定參數(shù)函數(shù)有個(gè)限制，就是不定參數(shù)的列表必須在整個(gè)函數(shù)的參數(shù)列表的最后。我們不可以定義如下的函數(shù)：??

void func（int a， ……， int c）??

所有類型固定的參數(shù)都必須出現(xiàn)在參數(shù)列表的開始。這樣根據(jù)前面的論述，我們就可以得到所有類型固定的參數(shù)。??

在設(shè)計(jì)具有不定參數(shù)列表的函數(shù)的時(shí)候，我們有兩種方法來確定到底多少參數(shù)會被傳遞進(jìn)來。??

方法1是在類型固定的參數(shù)中指明后面有多少個(gè)參數(shù)以及他們的類型。printf就是采用的這種方法，它的format參數(shù)指明后面每個(gè)參數(shù)的類型。??

方法2是指定一個(gè)結(jié)束參數(shù)。這種情況一般是不定參數(shù)擁有同樣的類型，我們可以指定一個(gè)特定的值來表示參數(shù)列表結(jié)束。下面這個(gè)sum函數(shù)就是一個(gè)例子：??

int sumi(int c, ...)??

{??

va_list ap;??

va_start(ap,c);??

int i;??

int sum = c;??

c = va_arg(ap,int);??

while(0!=c)??

{??

sum = sum+c;??

c = va_arg(ap,int);??

}??

return sum;??

}??

使用這個(gè)函數(shù)的代碼為：??

int main(int argc, char* argv[])??

{??

int i=sumi(1,2,3,4,5,6,7,8,9,0);??

return 0;??

}??

訪問各個(gè)參數(shù)??

其實(shí)前文已經(jīng)告訴我們怎么去訪問不定參數(shù)。va_start和va_arg函數(shù)可以被結(jié)合起來用于依次訪問每個(gè)函數(shù)，他們實(shí)際上都是宏函數(shù)。??

在vc6，va_start函數(shù)定義為：??

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

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )??

其中_INTSIZEOF（n）計(jì)算比n大的sizeof（int）的最小倍數(shù)，如果n=101，則_INTSIZEOF（n）為104.??

va_start執(zhí)行完畢后，ap指向變量v后第一個(gè)4字節(jié)對齊的地址。例如，v的地址為0x123456， v的大小為13，則v后面的下一個(gè)與字邊界對齊的地址為0x123456+0x0D=0x123463再調(diào)整為與4字節(jié)對齊的下一個(gè)地址，也就是0x123464.??

va_arg函數(shù)定義為：??

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )??

分析與va_start一樣，它的結(jié)果是使ap指向當(dāng)前變量的下一個(gè)變量。??

這樣，我們只要在開始時(shí)使用va_start把不定參數(shù)列表賦值給ap，然后依次用va_arg獲得不同參數(shù)即可。??

潛在問題??

使用不定參數(shù)列表，有兩個(gè)問題特別需要注意。??

問題1的理解相對簡單：我們在重載一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，不能依賴不定參數(shù)列表部分對函數(shù)進(jìn)行區(qū)分。??

假定我們定義兩個(gè)重載函數(shù)如下：??

int func（int a， int b， ……）??

int func（int a， int b， float c）；??

則上述函數(shù)會導(dǎo)致編譯器不知道怎么去解釋func（1，2， 3.3），因?yàn)楫?dāng)?shù)谌齻€(gè)參數(shù)為浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，兩個(gè)實(shí)現(xiàn)都可以滿足匹配要求。一般情況，個(gè)人建議對于不定參數(shù)函數(shù)不要去做重載。??

另外一個(gè)問題是關(guān)于類型問題。絕大多數(shù)情況下，C和C＋＋的變量都是強(qiáng)類型的，而不定參數(shù)列表屬于一個(gè)特例。??

當(dāng)我們調(diào)用va_arg的時(shí)候，我們指明下一個(gè)參數(shù)的類型，而在執(zhí)行的時(shí)候，va_arg正是根據(jù)這個(gè)信息在堆棧上來找到對應(yīng)的參數(shù)的。如果我們需要的類型和真實(shí)傳遞進(jìn)來的參數(shù)完全一致時(shí)自然沒有問題，但是假如類型不一樣，則會有大麻煩。??

假如上面的的sumi函數(shù)，我們用下面方法調(diào)用：??

int sum = sumi(1, 2.2, 3, 0)??

注意第二個(gè)參數(shù)我們傳入了一個(gè)double類型的2.2，我們希望sumi在做加法時(shí)可以做隱式類型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為int進(jìn)行計(jì)算。但是實(shí)際情況時(shí)，當(dāng)我們分析到這個(gè)參數(shù)時(shí)，調(diào)用的是：??

c=va_arg(ap,int)??

據(jù)前文va_arg的定義，這個(gè)宏被翻譯成：??

#define va_arg（ap，t） （ *（int *）（（ap += _INTSIZEOF（int）） - _INTSIZEOF（int）） ）??

如果后面的+=計(jì)算出正確的地址，最后就變成??

*(int*)addr??

如果希望能得到正確的整數(shù)值，必須要求addr所在的地址是一個(gè)真實(shí)的int類型。但是當(dāng)我們傳入double時(shí)，實(shí)際上其內(nèi)存布局和int完全不同，因此我們得不到需要的整數(shù)。感興趣的朋友可以用下面簡單的代碼做測試：??

double a;??

a=1.1;??

int b = *(int*) & a;??

因此，當(dāng)我們調(diào)用有不定參數(shù)列表的函數(shù)時(shí)，不要期望系統(tǒng)做隱式類型轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)不會做這種檢查或者轉(zhuǎn)換，你給的參數(shù)類型必須嚴(yán)格和你希望的值一樣。