va_list va_start va_arg va_end 详解

va_list 详解

VA_LIST 是在C语言中解决变参问题的一组宏

他有这么几个成员：

1） va_list型变量：

#ifdef  _M_ALPHA
typedef struct {
        char *a0;       /* pointer to first homed integer argument */
        int offset;     /* byte offset of next parameter */
} va_list;
#else
typedef char *  va_list;
#endif

2）_INTSIZEOF 宏，获取类型占用的空间长度，最小占用长度为int的整数倍：

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

3）VA_START宏，获取可变参数列表的第一个参数的地址（ap是类型为va_list的指针，v是可变参数最左边的参数）：

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

4）VA_ARG宏，获取可变参数的当前参数，返回指定类型并将指针指向下一参数（t参数描述了当前参数的类型）：

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

5）VA_END宏，清空va_list可变参数列表：

#define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )

VA_LIST的用法：      
       （1）首先在函数里定义一具VA_LIST型的变量，这个变量是指向参数的指针；
       （2）然后用VA_START宏初始化变量刚定义的VA_LIST变量；
       （3）然后用VA_ARG返回可变的参数，VA_ARG的第二个参数是你要返回的参数的类型（如果函数有多个可变参数的，依次调用VA_ARG获取各个参数）；
       （4）最后用VA_END宏结束可变参数的获取。
使用VA_LIST应该注意的问题：
   （1）可变参数的类型和个数完全由程序代码控制,它并不能智能地识别不同参数的个数和类型；
   （2）如果我们不需要一一详解每个参数，只需要将可变列表拷贝至某个缓冲，可用vsprintf函数；
   （3）因为编译器对可变参数的函数的原型检查不够严格,对编程查错不利.不利于我们写出高质量的代码；

小结：可变参数的函数原理其实很简单，而VA系列是以宏定义来定义的，实现跟堆栈相关。我们写一个可变参数的C函数时，有利也有弊,所 以在不必要的场合，我们无需用到可变参数，如果在C++里，我们应该利用C++多态性来实现可变参数的功能，尽量避免用C语言的方式来实现。

va_list、va_start、va_arg、va_end的原理与使用

1. 概述
   由于在C语言中没有函数重载,解决不定数目函数参数问题变得比较麻烦;即使采用C++,如果参数个数不能确定,也很难采用函数重载.对这种情况,有些人采用指针参数来解决问题.下面就c语言中处理不定参数数目的问题进行讨论.
2. 定义
   大家先看几宏.
   在VC++6.0的include有一个stdarg.h头文件,有如下几个宏定义:
   #define _INTSIZEOF(n)   ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) ) 
   #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )           //第一个可选参数地址
   #define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一个参数地址
   #define va_end(ap)    ( ap = (va_list)0 )                            // 将指针置为无效
   如果对以上几个宏定义不理解,可以略过,接这看后面的内容.
3. 参数在堆栈中分布,位置
   在进程中,堆栈地址是从高到低分配的.当执行一个函数的时候,将参数列表入栈,压入堆栈的高地址部分,然后入栈函数的返回地址,接着入栈函数的执行代码,这个入栈过程,堆栈地址不断递减,一些黑客就是在堆栈中修改函数返回地址,执行自己的代码来达到执行自己插入的代码段的目的.
   总之,函数在堆栈中的分布情况是:地址从高到低,依次是:函数参数列表,函数返回地址,函数执行代码段.
   堆栈中,各个函数的分布情况是倒序的.即最后一个参数在列表中地址最高部分,第一个参数在列表地址的最低部分.参数在堆栈中的分布情况如下:
   最后一个参数
   倒数第二个参数
   ...
   第一个参数
   函数返回地址
   函数代码段
4. 示例代码
   

   #include <stdio.h>#include <stdarg.h>#include <stdlib.h>/*const int INT_TYPE  = 10000;const int STR_TYPE  = 10001;const int CHAR_TYPE  = 10002;const int LONG_TYPE  = 10003;const int FLOAT_TYPE = 10004;const int DOUBLE_TYPE = 10005; */#define INT_TYPE  10000#define STR_TYPE   10001#define CHAR_TYPE   10002#define LONG_TYPE   10003#define FLOAT_TYPE  10004#define DOUBLE_TYPE 10005//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容//可变参数采用arg_type,arg_value...的形式传递,以处理不同的可变参数类型void arg_type(int cnt, ...);//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容void arg_cnt(int cnt, ...);//测试va_start,va_arg的使用方法,函数参数在堆栈中的地址分布情况void arg_test(int i, ...);int main(int argc,char *argv[]) {int int_size = _INTSIZEOF(int);printf("int_size=%d\n", int_size);arg_test(0, 4);arg_cnt(4,1,2,3,4);arg_type(2, INT_TYPE, 222, STR_TYPE, "ok,hello world!");getchar();return 0;}void arg_test(int i, ...){int j=0; va_list arg_ptr; va_start(arg_ptr, i); printf("&i = %p\n", &i);//打印参数i在堆栈中的地址printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);//打印va_start之后arg_ptr地址,//应该比参数i的地址高sizeof(int)个字节//这时arg_ptr指向下一个参数的地址j=*((int *)arg_ptr);printf("%d %d\n", i, j); j=va_arg(arg_ptr, int); printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);//打印va_arg后arg_ptr的地址//应该比调用va_arg前高sizeof(int)个字节//这时arg_ptr指向下一个参数的地址va_end(arg_ptr); printf("%d %d\n", i, j); }void arg_cnt(int cnt, ...){int value=0; int i=0;int arg_cnt=cnt; va_list arg_ptr; va_start(arg_ptr, cnt); for(i = 0; i < cnt; i++){value = va_arg(arg_ptr,int);printf("value%d=%d\n", i+1, value);}}void arg_type(int cnt, ...){int arg_type = 0;int int_value=0; int i=0;int arg_cnt=cnt; char *str_value = NULL;va_list arg_ptr; va_start(arg_ptr, cnt); for(i = 0; i < cnt; i++){arg_type = va_arg(arg_ptr,int);switch(arg_type){case INT_TYPE:int_value = va_arg(arg_ptr,int);printf("value%d=%d\n", i+1, int_value);break;case STR_TYPE:str_value = va_arg(arg_ptr,char*);printf("value%d=%d\n", i+1, str_value);break;default:break;}}}

   
   
   
5. 代码说明:
   int int_size = _INTSIZEOF(int);得到int类型所占字节数
    va_start(arg_ptr, i); 得到第一个可变参数地址,

   根据定义(va_list)&v得到起始参数的地址, 再加上_INTSIZEOF(v) ,就是其实参数下一个参数的地址,即第一个可变参数地址.
   j=va_arg(arg_ptr, int); 得到第一个参参数的值,并且arg_ptr指针上移一个_INTSIZEOF(int),即指向下一个可变参数的地址.
   va_end(arg_ptr);置空arg_ptr,即arg_ptr=0;
   总结:读取可变参数的过程其实就是堆栈中,使用指针,遍历堆栈段中的参数列表,从低地址到高地址一个一个地把参数内容读出来的过程.
   

6. 在编程中应该注意的问题和解决办法
   虽然可以通过在堆栈中遍历参数列表来读出所有的可变参数,但是由于不知道可变参数有多少个,什么时候应该结束遍历,如果在堆栈中遍历太多,那么很可能读取一些无效的数据.
   解决办法:a.可以在第一个起始参数中指定参数个数,那么就可以在循环还中读取所有的可变参数;b.定义一个结束标记,在调用函数的时候,在最后一个参数中传递这个标记,这样在遍历可变参数的时候,可以根据这个标记结束可变参数的遍历;
   下面是一段示例代码:
   ....
   
   虽然可以根据上面两个办法解决读取参数个数的问题,但是如果参数类型都是不定的,该怎么办,如果不知道参数的类型,即使读到了参数也没有办法进行处理.解决办法:可以自定义一些可能出现的参数类型,这样在可变参数列表中,可以可变参数列表中的那类型,然后根据类型,读取可变参数值,并进行准确地转换.传递参数的时候可以这样传递:参数数目,可变参数类型1,可变参数值1,可变参数类型2,可变参数值2,....
   这里给出一个完整的例子: