可变参数

一、什么是可变参数
我们在C语言编程中有时会遇到一些参数个数可变的函数,例如printf()函数,其函数原型为:
int printf( const char* format, ...);
它除了有一个参数format固定以外,后面跟的参数的个数和类型是可变的（用三个点“…”做参数占位符）,实际调用时可以有以下的形式: printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("the number is %d ,string is:%s", i, s);
以上这些东西已为大家所熟悉。但是究竟如何写可变参数的C函数以及这些可变参数的函数编译器是如何实现，这个问题却一直困扰了我好久。本文希望能对大家有些帮助.
long sum(int i,...)
{
int *p,j;
long s = 0;
p = &i+1;
for (j=0;j<i;j++)
s += p[j];
return s;
}
long Sum = sum(3,1,2,3);
printf("%ld",Sum);
Sum == 6

二、写一个简单的可变参数的C函数
先看例子程序。该函数至少有一个整数参数,其后占位符…，表示后面参数的个数不定. 在这个例子里，所有的输入参数必须都是整数，函数的功能只是打印所有参数的值.
函数代码如下：
//示例代码1：可变参数函数的使用
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
void simple_va_fun(int start, ...)
{
va_list arg_ptr;
int nArgValue =start;
int nArgCout=0; //可变参数的数目
va_start(arg_ptr,start); //以固定参数的地址为起点确定变参的内存起始地址。
do
{
++nArgCout;
printf("the %d th arg: %d",nArgCout,nArgValue); //输出各参数的值
nArgValue = va_arg(arg_ptr,int); //得到下一个可变参数的值
} while(nArgValue != -1);
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
simple_va_fun(100,-1);
simple_va_fun(100,200,-1);
return 0;
}
下面解释一下这些代码
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤:
⑴由于在程序中将用到以下这些宏:
void va_start( va_list arg_ptr, prev_param );
type va_arg( va_list arg_ptr, type );
void va_end( va_list arg_ptr );
va在这里是variable-argument(可变参数)的意思.
这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个头文件.
⑵函数里首先定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变
量是存储参数地址的指针.因为得到参数的地址之后，再结合参数的类型，才能得到参数的值。
⑶然后用va_start宏初始化⑵中定义的变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是可变参数列表的前一个参数,即最后一个固定参数.
⑷然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可变参数的地址,得到这个地址之后，结合参数的类型，就可以得到参数的值。
⑸设定结束条件，这里的条件就是判断参数值是否为-1。注意被调的函数在调用时是不知道可变参数的正确数目的，程序员必须自己在代码中指明结束条件。至于为什么它不会知道参数的数目，读者在看完这几个宏的内部实现机制后，自然就会明白。



(二)可变参数在编译器中的处理
我们知道va_start,va_arg,va_end是在stdarg.h中被定义成宏的, 由于1)硬件平台的不同 2)编译器的不同,所以定义的宏也有所不同,下面看一下VC++6.0中stdarg.h里的代码（文件的路径为VC安装目录下的\vc98\ include\stdarg.h）
typedef char * va_list;
#define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
下面我们解释这些代码的含义：
1、首先把va_list被定义成char*，这是因为在我们目前所用的PC机上，字符指针类型可以用来存储内存单元地址。而在有的机器上va_list是被定义成void*的
2、定义_INTSIZEOF(n)主要是为了某些需要内存的对齐的系统.这个宏的目的是为了得到最后一个固定参数的实际内存大?gt;>Ｔ谖业幕魃现苯佑胹izeof运朔创妫猿绦虻脑诵薪峁挂裁挥杏跋臁＃ê笪慕吹轿易约旱氖迪郑&#59390;?
3、 va_start的定义为 &v+_INTSIZEOF(v) ,这里&v是最后一个固定参数的起始地址，再加上其实际占用大小后，就得到了第一个可变参数的起始内存地址。所以我们运行va_start (ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在的内存地址,有了这个地址，以后的事情就简单了。
这里要知道两个事情：
⑴在intel+windows的机器上，函数栈的方向是向下的，栈顶指针的内存地址低于栈底指针，所以先进栈的数据是存放在内存的高地址处。
(2)在VC等绝大多数C编译器中，默认情况下，参数进栈的顺序是由右向左的，因此，参数进栈以后的内存模型如下图所示：最后一个固定参数的地址位于第一个可变参数之下，并且是连续存储的。
|——————————————————————————|
| 最后一个可变参数 | ->高内存地址处
|——————————————————————————|
...................
|——————————————————————————|
| 第N个可变参数 | ->va_arg(arg_ptr,int)后arg_ptr所指的地方,
| | 即第N个可变参数的地址。
|——————————————— |
………………………….
|——————————————————————————|
| 第一个可变参数 | ->va_start(arg_ptr,start)后arg_ptr所指的地方
| | 即第一个可变参数的地址
|——————————————— |
|———————————————————————— ——|
| |
| 最后一个固定参数 | -> start的起始地址
|—————————————— —| .................
|—————————————————————————— |
| |
|——————————————— | -> 低内存地址处

(4) va_arg():有了va_start的良好基础，我们取得了第一个可变参数的地址，在va_arg()里的任务就是根据指定的参数类型取得本参数的值，并且把指针调到弦桓霾问钠鹗嫉刂贰?
因此，现在再来看va_arg()的实现就应该心中有数了：
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
这个宏做了两个事情，
①用用户输入的类型名对参数地址进行强制类型转换，得到用户所需要的值
②计算出本参数的实际大小，将指针调到本参数的结尾，也就是下一个参数的首地址，以便后续处理。
(5) va_end宏的解释：x86平台定义为ap=(char*)0;使ap不再指向堆栈,而是跟NULL一样.有些直接定义为((void*)0),这样编译器不会为va_end产生代码,例如gcc在linux的x86平台就是这样定义的. 在这里大家要注意一个问题:由于参数的地址用于 va_start宏,所以参数不能声明为寄存器变量或作为函数或数组类型. 关于va_start, va_arg, va_end的描述就是这些了,我们要注意的 是不同的操作系统和硬件平台的定义有些不同,但原理却是相似的.