水滴石穿C語言之可變參數問題

C語言中有一種長度不確定的參數,形如:"…",它主要用在參數個數不確定的函數中,我們最輕易想到的例子是PRintf函數。

原型:

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

使用例:printf("Enjoy yourself everyday!\n");

printf("The value is %d!\n", value);

這種可變參數可以說是C語言一個比較難理解的部分,這裏會由幾個問題引發一些對它的分析。

注重:在C++中有函數重載(overload)可以用來區別不同函數參數的調用,但它還是不能表示任意數量的函數參數。

問題:printf的實現

請問,如何自己實現printf函數,如何處理其中的可變參數問題? 答案與分析:

在標准C語言中定義了一個頭文件專門用來對付可變參數列表,它包含了一組宏,和一個va_list的typedef聲明。一個典型實現如下:

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]

自己實現printf:

#include

int printf(char* format, …)

{

va_list ap;

va_start(ap, format);

int n = vprintf(format, ap);

va_end(ap);

return n;

}

問題:運行時才確定的參數

有沒有辦法寫一個函數,這個函數參數的具體形式可以在運行時才確定?

答案與分析:

目前沒有"正規"的解決辦法,不過獨門偏方倒是有一個,因爲有一個函數已經給我們做出了這方面的榜樣,那就是main(),它的原型是:

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

函數的參數是argc和argv。

深入想一下,"只能在運行時確定參數形式",也就是說你沒辦法從聲明中看到所接受的參數,也即是參數根本就沒有固定的形式。 常用的辦法是你可以通過定義一個void *類型的參數,用它來指向實際的參數區,然後在函數中根據根據需要任意解釋它們的含義。這就是main函數中argv的含義,而argc,則用來表明實際的參數個數,這爲我們使用提供了進一步的方便,當然,這個參數不是必需的。

雖然參數沒有固定形式,但我們必然要在函數中解析參數的意義,因此,理所當然會有一個要求,就是調用者和被調者之間要對參數區內容的格式,大小,有效性等所有方面達成一致,否則南轅北轍各說各話就慘了。

問題:可變長參數的傳遞

有時候,需要編寫一個函數,將它的可變長參數直接傳遞給另外的函數,請問,這個要求能否實現?

答案與分析:

目前,你尚無辦法直接做到這一點,但是我們可以迂回前進,首先,我們定義被調用函數的參數爲va_list類型,同時在調用函數中將可變長參數列表轉換爲va_list,這樣就可以進行變長參數的傳遞了。看如下所示:

void subfunc (char *fmt, va_list argp)

{

...

arg = va_arg (fmt, argp); /* 從argp中逐一取出所要的參數 */

...

}

void mainfunc (char *fmt, ...)

{

va_list argp;

va_start (argp, fmt); /* 將可變長參數轉換爲va_list */

subfunc (fmt, argp); /* 將va_list傳遞給子函數 */

va_end (argp);

...

}

問題:可變長參數中類型爲函數指針

我想使用va_arg來提取出可變長參數中類型爲函數指針的參數,結果卻總是不正確,爲什麽?

答案與分析:

這個與va_arg的實現有關。一個簡單的、演示版的va_arg實現如下:

#define va_arg(argp, type) \

(*(type *)(((argp) += sizeof(type)) - sizeof(type)))

其中,argp的類型是char *。

假如你想用va_arg從可變參數列表中提取出函數指針類型的參數,例如

int (*)(),則va_arg(argp, int (*)())被擴展爲:

(*(int (*)() *)(((argp) += sizeof (int (*)())) -sizeof (int (*)())))

顯然,(int (*)() *)是無意義的。

解決這個問題的辦法是將函數指針用typedef定義成一個獨立的數據類型,例如:

typedef int (*funcptr)();

這時候再調用va_arg(argp, funcptr)將被擴展爲:

(* (funcptr *)(((argp) += sizeof (funcptr)) - sizeof (funcptr)))

這樣就可以通過編譯檢查了。

問題:可變長參數的獲取

有這樣一個具有可變長參數的函數,其中有下列代碼用來獲取類型爲float的實參:

va_arg (argp, float);

這樣做可以嗎?

答案與分析:

不可以。在可變長參數中,應用的是"加寬"原則。也就是float類型被擴展成double;char, short被擴展成int。因此,假如你要去可變長參數列表中原來爲float類型的參數,需要用va_arg(argp, double)。對char和short類型的則用va_arg(argp, int)。

問題:定義可變長參數的一個限制

爲什麽我的編譯器不答應我定義如下的函數,也就是可變長參數,但是沒有任何的固定參數?

int f (...)

{

...

}

答案與分析:

不可以。這是ANSI C 所要求的,你至少得定義一個固定參數。

這個參數將被傳遞給va_start(),然後用va_arg()和va_end()來確定所有實際調用時可變長參數的類型和值。

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