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C语言教程水滴石穿C语言之可变参数问题

水滴石穿C语言之可变参数问题

更新时间:2013-04-10 20:36:47 |

  概述

  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:
 

int printf( const char *format [, argument]... );

  使用例:
 

printf("Enjoy yourself everyday!\n");
printf("The value is %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<stdarg.h>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:
 

typedef char* va_list;
#define va_start(list) list = (char*)&va_alist
#define va_end(list)
#define va_arg(list, mode)\
((mode*) (list += sizeof(mode)))[-1]
自己实现printf:
#include <stdarg.h>
int printf(char* format, …)
{
va_list ap;
va_start(ap, format);
int n = vprintf(format, ap);
va_end(ap);
return n;
}

  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:
 

int main(int argc,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:
 

void subfunc (char *fmt, va_list argp)
{
...
arg = va_arg (fmt, argp); /* 从argp中逐一取出所要的参数 */
...
}

void mainfunc (char *fmt, ...)
{
va_list argp;
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:
 

#define va_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:
 

typedef int (*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?
 

int f (...)
{
...
}

  答案与分析:

  不可以。这是ANSI C 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。

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