- 相關(guān)推薦
C語言中變參函數(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
C語言的函數(shù)雖然不具備C++的多態(tài)性，但也可以接受參數(shù)不確定的情況，當(dāng)然，C語言中的變參函數(shù)實(shí)際在功能上是受限的，廢話不多講，下面來看看變參函數(shù)的邊邊角角的問題。以下僅供參考！
討論之前我們來看一下最熟悉的變參函數(shù)printf的原型聲明：
--------------------------------------------------------------------------------
1 | int printf(const char *format, ...); |
--------------------------------------------------------------------------------
注意到，在函數(shù)中聲明其參數(shù)是可變的方法是三個(gè)點(diǎn)“...”，但同時(shí)，這個(gè)函數(shù)必須要有一個(gè)固定的參數(shù)，比如printf里面的這個(gè)format，也就是說變參函數(shù)的參數(shù)數(shù)目至少是一個(gè)。這是由C語言中實(shí)現(xiàn)變參的原理---計(jì)算堆棧地址---決定的。順著printf函數(shù)我們來看看它的定義是什么：
--------------------------------------------------------------------------------
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | int __printf(const char *format, ...) { va_list arg; int done; va_start(arg, format); done = vfprintf(stdout, format, arg); va_end(arg); return done; } |
--------------------------------------------------------------------------------
(注意到庫函數(shù)中內(nèi)部定義的變量和函數(shù)用了雙下劃線開頭，這也是我們寫應(yīng)用程序時(shí)盡量不要用雙下劃線開頭的原因，我們也不應(yīng)該使用單下劃線開頭的函數(shù)和變量，因?yàn)槟且彩窍到y(tǒng)保留的)
其中發(fā)現(xiàn)__printf函數(shù)里用了va_list，va_start，va_end等宏，事實(shí)上，在__printf中調(diào)用的vfpirntf函數(shù)還用到了一個(gè)叫做va_arg的宏，這幾個(gè)宏就是編寫變參函數(shù)的關(guān)鍵。現(xiàn)在我們自己寫一個(gè)最簡單的變參函數(shù)，先來個(gè)感性認(rèn)識：
--------------------------------------------------------------------------------
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 | #include #include void simple_va_fun(int i, ...) { va_list arg_ptr; //定義一個(gè)用來指向函數(shù)變參列表的指針arg_ptr int j; va_start(arg_ptr, i); //使arg_ptr指向第一個(gè)可變參數(shù) j = va_arg(arg_ptr, int); //取得arg_ptr當(dāng)前所指向的參數(shù)的值，并使arg_ptr指向下一個(gè)參數(shù) va_end(arg_ptr); //指示提取參數(shù)結(jié)束 printf("%d %d
", i, j); return; } int main(void) { simple_va_fun(3, 4); return 0; } |
--------------------------------------------------------------------------------
如代碼中的注釋所示，arg_ptr實(shí)際上是一個(gè)指向函數(shù)變參列表的指針，va_list實(shí)際上是void指針類型。
va_start用來初始化這個(gè)指針，使之指向變參列表中的第一個(gè)參數(shù)，注意到它的第二個(gè)參數(shù)是變參函數(shù)的那個(gè)固定參數(shù)。
va_arg利用已經(jīng)初始化了的arg_ptr指針來取得變參列表中各個(gè)參數(shù)的值，第一個(gè)參數(shù)是變參列表指針，第二個(gè)參數(shù)是當(dāng)前參數(shù)的類型。
va_end宏用來提示結(jié)束參數(shù)結(jié)束，在LINUX的glibc實(shí)現(xiàn)中，va_end實(shí)際上就是一個(gè)空語句(void)0
各個(gè)宏定義在頭文件stdarg.h中聲明，因此我們需要包含這個(gè)頭文件。其具體的定義如下：
--------------------------------------------------------------------------------
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | #define _AUPBND (sizeof(acpi_native_int) - 1) #define _ADNBND (sizeof(acpi_native_int) - 1) #define _bnd(X, bnd) (((sizeof(X)) + (bnd)) & (~(bnd))) #define va_start(ap, A) (void)((ap) = (((char *)&(A)) + (_bnd(A, _AUPBND))) #defind va_arg(ap, T) (*(T*)(((ap) += (_bnd(T, _AUPBND))) - (_bnd(T, _ADNBDN)))) #define va_end(ap) (void)0 |
--------------------------------------------------------------------------------
這些宏定義都比較繁瑣，主要目的是為了適應(yīng)不同系統(tǒng)的地址對齊問題。
上面說過，va_start的功能實(shí)際上是使ap指針指向第一個(gè)變參，A就是我們的第一個(gè)固定參數(shù)，不考慮地址對齊，最簡單的辦法當(dāng)然如下：
ap = &A + sizeof(A)
上述代碼其實(shí)也是實(shí)現(xiàn)的這個(gè)簡單的功能，但經(jīng)過宏_AUPBND和_bnd之后，就能保證ap指向的地址至少是關(guān)于acpi_native_int對齊的，打個(gè)比方，如果此時(shí)A的地址是0x0003，而且A的類型占用4個(gè)字節(jié)，而當(dāng)前系統(tǒng)要求4個(gè)字節(jié)對齊，那么就讓_AUPBND中的sizeof參數(shù)為4，經(jīng)過多次宏替代之后ap的地址值就會(huì)是0x0008，而簡單地用上面的算式ap = &A + sizeof(A)計(jì)算出的結(jié)果是0x0007。
同樣地，va_arg宏替代在不考慮任何移植性問題時(shí)，要取得當(dāng)前變參的值并使指針指向下一個(gè)參數(shù)最簡單的辦法如下：
*((ap+=sizeof(T)) - sizeof(T))
這個(gè)需要稍微解釋一下，首先，C里面的參數(shù)壓棧是從右到左順序壓棧的，因此可以想象，第一個(gè)固定參數(shù)在棧頂(LINUX進(jìn)程映像中棧是倒著增長的，這個(gè)地址是所有參數(shù)中最小的)，第二個(gè)參數(shù)(也就是第一個(gè)變參)在緊接著固定參數(shù)之上，以此類推。因此，要想ap指針不斷指向下一個(gè)參數(shù)，就必須讓它每次都加上當(dāng)前指向的變量所占內(nèi)存的大小即 ap+=sizeof(T) 的含義。
接下來，利用這個(gè)地址值又減去sizeof(T)，實(shí)際上地址值又回到上一個(gè)參數(shù)處(注意，此時(shí)ap指針的值并未改變，也就是說，va_arg宏實(shí)現(xiàn)獲取第一個(gè)變參的值的時(shí)候是先使ap指向第二個(gè)變參，然后再去獲取第一個(gè)變參的值)，然后取值。
va_end宏就比較簡單了，雖然各種平臺的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不一樣，但是道理都是一樣的，在glibc中va_end被簡單地實(shí)現(xiàn)為一個(gè)空語句。
由此可見，實(shí)際上C語言的所謂變參函數(shù)是很笨的，它基本上啥智能都沒有，不能跟C++的多態(tài)性和符號重載相比，我們在傳遞參數(shù)的時(shí)候雖然可以傳遞不定個(gè)數(shù)的參數(shù)，但是這些參數(shù)都必須在函數(shù)實(shí)現(xiàn)中給予一一處理。所以我還是比較推崇C++呵呵!
至于printf這個(gè)調(diào)皮鬼，上面看到它的原型了，里面還調(diào)用了vfprintf函數(shù)，這個(gè)函數(shù)就不分析了(實(shí)在太長了)，它里面就用了va_arg來獲取各個(gè)變參的值。printf之所以可以識別各種變量類型，是因?yàn)槟阏{(diào)用它的時(shí)候必須用printf修飾符，也就是%d，%f，%s等等來指定你的參數(shù)，printf是很笨的，它是不知道的。
【C語言中變參函數(shù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)】相關(guān)文章：
C語言中返回字符串函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法09-19
C語言中函數(shù)的區(qū)分08-30
c語言中time函數(shù)的用法08-27
C語言中isalnum()函數(shù)和isalpha()函數(shù)的對比10-12