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C语言多参数(可变参数Variable Argument)的实现

C语言多参数(可变参数Variable Argument)的实现

作者: bingoc | 来源:发表于2016-03-18 17:11 被阅读207次

    本文致力于快速入门,使用总结,没有高大上的源码分析。

    说没有源码还是来点源码吧,variable argument在C语言中最典型的例子就是printf了,所以还是上printf的源码吧。

    int printf(const char *fmt, ...)
    {
        char printf_buf[1024];
        va_list args;//stdarg.h
        int printed;
    
        va_start(args, fmt);//stdarg.h
        printed = vsprintf(printf_buf, fmt, args);
        va_end(args);//stdarg.h
    
        puts(printf_buf);
    
        return printed;
    }
    

    我们一般使用printf如下:

    printf("string %d string %s string %c\n", int, char*, char);
    

    也就是第一个参数是确定的,是char*类型,也就是一个字符串。而在函数声明中后面的第二个参数是...,也就是我们所说的variable argument了。那我们如何使用这个...呢,下面就是stdarg.h出场的时候了,上面代码中注释的均为stdarg.h中的函数,下面我们大概讲一下这些函数的意义。

    va_list args:声明一个指向参数的指针
    va_start(args,fmt):开始检查fmt后面的参数,args为上文的va_list指针
    va_end(args):结束参数查找,释放args
    char *arg = va_arg(args, const char );然后我们可以用这种方式去取参数,这里va_arg的第二个参数就是const char,因为他是type类型的。
    或者也可以用一个for循环把所有参数取出来
    for(key = va_arg(args, const char *); key != NULL; key = va_arg(args, const char *))
    printf的具体代码我贴在最后了,感兴趣的可以一看,其实原理很简单。

    在我们自己使用的时候,我们可以将第一个参数设置成参数个数,那样就很容易判断合理的参数范围了。

    void simple_va(int va_number,...);
    
    int main(int argc,char *argv[])
    {
        simple_va(1,100);   
        simple_va(2,100,200);
        simple_va(3,100,200,300);
        return 0;
    }
    
    void simple_va(int va_number,...)   
    {   
        va_list   arg_ptr;   //定义可变参数指针 
        va_start(arg_ptr, va_number);   // va_number为最后一个固定参数
        for(int i = 0; i < va_number; i++)
        { 
          int va = va_arg(arg_ptr,int);   //返回可变参数,类型为int
          printf("第%d个可变参数为%d", i, va);
        }
        va_end(arg_ptr);        //  清空参数指针
        return;   
    }
    

    以上就是一个可变参数的简单应用了。

    参数在堆栈中分布:
    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。
    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

    附上printf的部分代码:

    int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
    {
        int len;
        unsigned long num;
        int i, base;
        char *str;
        const char *s;
    
        int flags;        /* flags to number() */
    
        int field_width;    /* width of output field */
        int precision;        /* min. # of digits for integers; max
                     number of chars for from string */
        int qualifier;        /* 'h', 'l', or 'L' for integer fields */
    
        for (str = buf; *fmt; ++fmt) {
            if (*fmt != '%') {
                *str++ = *fmt;
                continue;
            }
    
            /* process flags */
            flags = 0;
         repeat:
            ++fmt;        /* this also skips first '%' */
            switch (*fmt) {
            case '-':
                flags |= LEFT;
                goto repeat;
            case '+':
                flags |= PLUS;
                goto repeat;
            case ' ':
                flags |= SPACE;
                goto repeat;
            case '#':
                flags |= SPECIAL;
                goto repeat;
            case '0':
                flags |= ZEROPAD;
                goto repeat;
            }
    
            /* get field width */
            field_width = -1;
            if (isdigit(*fmt))
                field_width = skip_atoi(&fmt);
            else if (*fmt == '*') {
                ++fmt;
                /* it's the next argument */
                field_width = va_arg(args, int);
                if (field_width < 0) {
                    field_width = -field_width;
                    flags |= LEFT;
                }
            }
    
            /* get the precision */
            precision = -1;
            if (*fmt == '.') {
                ++fmt;
                if (isdigit(*fmt))
                    precision = skip_atoi(&fmt);
                else if (*fmt == '*') {
                    ++fmt;
                    /* it's the next argument */
                    precision = va_arg(args, int);
                }
                if (precision < 0)
                    precision = 0;
            }
    
            /* get the conversion qualifier */
            qualifier = -1;
            if (*fmt == 'h' || *fmt == 'l' || *fmt == 'L') {
                qualifier = *fmt;
                ++fmt;
            }
    
            /* default base */
            base = 10;
    
            switch (*fmt) {
            case 'c':
                if (!(flags & LEFT))
                    while (--field_width > 0)
                        *str++ = ' ';
                *str++ = (unsigned char)va_arg(args, int);
                while (--field_width > 0)
                    *str++ = ' ';
                continue;
    
            case 's':
                s = va_arg(args, char *);
                len = strnlen(s, precision);
    
                if (!(flags & LEFT))
                    while (len < field_width--)
                        *str++ = ' ';
                for (i = 0; i < len; ++i)
                    *str++ = *s++;
                while (len < field_width--)
                    *str++ = ' ';
                continue;
    
            case 'p':
                if (field_width == -1) {
                    field_width = 2 * sizeof(void *);
                    flags |= ZEROPAD;
                }
                str = number(str,
                     (unsigned long)va_arg(args, void *), 16,
                     field_width, precision, flags);
                continue;
    
            case 'n':
                if (qualifier == 'l') {
                    long *ip = va_arg(args, long *);
                    *ip = (str - buf);
                } else {
                    int *ip = va_arg(args, int *);
                    *ip = (str - buf);
                }
                continue;
    
            case '%':
                *str++ = '%';
                continue;
    
                /* integer number formats - set up the flags and "break" */
            case 'o':
                base = 8;
                break;
    
            case 'x':
                flags |= SMALL;
            case 'X':
                base = 16;
                break;
    
            case 'd':
            case 'i':
                flags |= SIGN;
            case 'u':
                break;
    
            default:
                *str++ = '%';
                if (*fmt)
                    *str++ = *fmt;
                else
                    --fmt;
                continue;
            }
            if (qualifier == 'l')
                num = va_arg(args, unsigned long);
            else if (qualifier == 'h') {
                num = (unsigned short)va_arg(args, int);
                if (flags & SIGN)
                    num = (short)num;
            } else if (flags & SIGN)
                num = va_arg(args, int);
            else
                num = va_arg(args, unsigned int);
            str = number(str, num, base, field_width, precision, flags);
        }
        *str = '\0';
        return str - buf;
    }
    
    int sprintf(char *buf, const char *fmt, ...)
    {
        va_list args;
        int i;
    
        va_start(args, fmt);
        i = vsprintf(buf, fmt, args);
        va_end(args);
        return i;
    }
    
    int printf(const char *fmt, ...)
    {
        char printf_buf[1024];
        va_list args;
        int printed;
    
        va_start(args, fmt);
        printed = vsprintf(printf_buf, fmt, args);
        va_end(args);
    
        puts(printf_buf);
    
        return printed;
    }
    

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