C語言可變參數(shù)詳解

1、C語言可變參數(shù)詳解1,首先，怎么得到參數(shù)的值。對于一般的函數(shù)，我們可以通過參數(shù)對應(yīng)在參數(shù)列表里的標(biāo)識(shí)符來得到。但是參數(shù)可變函數(shù)那些可變的參數(shù)是沒有參數(shù)標(biāo)識(shí)符的，它只有“”，所以通過標(biāo)識(shí)符來得到是不可能的，我們只有另辟途徑。我們知道函數(shù)調(diào)用時(shí)都會(huì)分配?？臻g，而函數(shù)調(diào)用機(jī)制中的棧結(jié)構(gòu)如下圖所示:|返回地址|調(diào)用函數(shù)運(yùn)行狀態(tài)|可見，參數(shù)是連續(xù)存儲(chǔ)在棧里面的，那么也就是說，我們只要得到可變參數(shù)的前一個(gè)參數(shù)的地址，就可以通過指針訪問到那些可變參數(shù)。但是怎么樣得到可變參數(shù)的前一個(gè)參數(shù)的地址呢？不知道你注意到?jīng)]有，參數(shù)可變函數(shù)在可變參數(shù)之前必有一個(gè)參數(shù)是固定的，并使用標(biāo)識(shí)符，而且通常被聲明為char*類型，

2、printf函數(shù)也不例外。這樣的話，我們就可以通過這個(gè)參數(shù)對應(yīng)的標(biāo)識(shí)符來得到地址，從而訪問其他參數(shù)變得可能。我們可以寫一個(gè)測試程序來試一下：#includevoidva_test(char*fmt,);/參數(shù)可變的函數(shù)聲明voidmain()inta=1,c=55;charb=b;va_test(,a,b,c);/用四個(gè)參數(shù)做測試voidva_test(char*fmt,)參數(shù)可變的函數(shù)定義，注意第一個(gè)參數(shù)為char*fmtchar*p=NULL;|p=(char*)&fmt;/注意不是指向fmt,而是指向&fmt,并且強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為char*，以便一個(gè)一個(gè)字節(jié)訪問for(inti=0;i2 .L

3、inuxman手冊；3 .x86匯編，還有一些安全編碼方面的資料。轉(zhuǎn)帖對C/C+可變參數(shù)表的深層探索C/C+語言有一個(gè)不同于其它語言的特性，即其支持可變參數(shù)，典型的函數(shù)如printf、scanf等可以接受數(shù)量不定的參數(shù)。如：printf(Iloveyou);printf(%d,a);printf(%d,%d,a,b);第一、二、三個(gè)printf分別接受1、2、3個(gè)參數(shù)，讓我們看看printf函數(shù)的原型：intprintf(constchar*format,)；從函數(shù)原型可以看出，其除了接收一個(gè)固定的參數(shù)format以外，后面的參數(shù)用表示。在C/C+語言中，表示可以接受不定數(shù)量的參數(shù)，理論上來講

4、，可以是0或0以上的n個(gè)參數(shù)本文將對C/C+可變參數(shù)表的使用方法及C/C+支持可變參數(shù)表的深層機(jī)理進(jìn)行探索一.可變參數(shù)表的用法1、相關(guān)宏標(biāo)準(zhǔn)C/C+包含頭文件stdarg.h,該頭文件中定義了如下三個(gè)宏：voidva_start(va_listarg_ptr,prev_param);/返回值：求得的最大整數(shù)*/int max ( int num, .)int m = -0x7FFFFFFF; /* 32 系統(tǒng)中最小的整數(shù) */ va_list ap;va_start ( ap, num );for ( int i= 0; i num; i+ )/ .可以同數(shù)字一起顯示，需設(shè)置標(biāo)志(d、l、x、

5、s)/extern void DrawText ( BYTE xPos, BYTE yPos, LPBYTE lpStr, .)BYTE lpData100; / 緩沖區(qū) BYTE byIndex;ANSIversion*/typeva_arg(va_listarg_ptr,type);voidva_end(va_listarg_ptr);在這些宏中，va就是variableargument(可變參數(shù))的意思；arg_ptr是指向可變參數(shù)表的指針；prevparam則指可變參數(shù)表的前一個(gè)固定參數(shù)；type為可變參數(shù)的類型。valist也是一個(gè)宏，其定義為typedefchar*valist,實(shí)

6、質(zhì)上是一char型指針。char型指針的特點(diǎn)是+、操作對其作用的結(jié)果是增1和減1(因?yàn)閟izeof(char)為1),與之不同的是int等其它類型指針的+、-操作對其作用的結(jié)果是增sizeof(type)或減sizeof(type),而且sizeof(type)大于1。通過va_start宏我們可以取得可變參數(shù)表的首指針，這個(gè)宏的定義為：#defineva_start(ap,v)(ap=(va_list)&v+_INTSIZEOF(v)顯而易見，其含義為將最后那個(gè)固定參數(shù)的地址加上可變參數(shù)對其的偏移后賦值給ap,這樣ap就是可變參數(shù)表的首地址。其中的INTSIZEOF宏定義為：#define_

7、INTSIZEOF(n)(sizeof(n)+sizeof(int)-1)&(sizeof(int)-1)va_arg宏的意思則指取出當(dāng)前arg_ptr所指的可變參數(shù)并將ap指針指向下一可變參數(shù)，其原型為：#defineva_arg(list,mode)(mode*)(list=(char*)(int)list+(_builtin_alignof(mode)=4?3:7)&(_builtin_alignof(mode)=4?-4:-8)+sizeof(mode)-1對這個(gè)宏的具體含義我們將在后面深入討論。而va_end宏被用來結(jié)束可變參數(shù)的獲取，其定義為：#defineva_end(list)

8、可以看出，va_end(list)實(shí)際上被定義為空，沒有任何真實(shí)對應(yīng)的代碼，用于代碼對稱，與vastart對應(yīng)；另外，它還可能發(fā)揮代碼的自注釋”作用。所謂代碼的自注釋，指的是代碼能自己注釋自己。下面我們以具體的例子來說明以上三個(gè)宏的使用方法。2、一個(gè)簡單的例子#include/*函數(shù)名：max*功能：返回n個(gè)整數(shù)中的最大值*參數(shù)：num:整數(shù)的個(gè)數(shù)：num個(gè)輸入的整數(shù)intt=va_arg(ap,int);if(tm)m=t;va_end(ap);returnm;/*主函數(shù)調(diào)用max*/intmain(intargc,char*argv口)intn=max(5,5,6,3,8,5);/*求5個(gè)

9、整數(shù)中的最大值*/coutn;return0;函數(shù)max中首先定義了可變參數(shù)表指針ap,而后通過va_start(ap,num)取得了參數(shù)表首地址(賦給了ap),其后的for循環(huán)則用來遍歷可變參數(shù)表。這種遍歷方式與我們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材中經(jīng)?？吹降谋闅v方式是類似的。函數(shù)max看起來簡潔明了，但是實(shí)際上printf的實(shí)現(xiàn)卻遠(yuǎn)比這復(fù)雜。max函數(shù)之所以看起來簡單，是因?yàn)椋?1) max函數(shù)可變參數(shù)表的長度是已知的，通過num參數(shù)傳入；(2) max函數(shù)可變參數(shù)表中參數(shù)的類型是已知的，都為int型。而printf函數(shù)則沒有這么幸運(yùn)。首先，printf函數(shù)可變參數(shù)的個(gè)數(shù)不能輕易的得到，而可變參數(shù)的類型也不

10、是固定的，需由格式字符串進(jìn)行識(shí)別(由f、d、s等確定)，因此則涉及到可變參數(shù)表的更復(fù)雜應(yīng)用。下面我們以實(shí)例來分析可變參數(shù)表的高級(jí)應(yīng)用。2 .高級(jí)應(yīng)用下面這個(gè)程序是我們?yōu)槟城度胧较到y(tǒng)(該系統(tǒng)中CPU的字長為16位)編寫的在屏幕上顯示格式字符串的函數(shù)DrawText,它的用法類似于intprintf(constchar*format,.)函數(shù)，但其輸出的目標(biāo)為嵌入式系統(tǒng)的液晶顯示屏幕(LED)。/函數(shù)名稱：DrawText/功能說明：在顯示屏上繪制文字/參數(shù)說明：xPos-橫坐標(biāo)的位置0.30/yPos縱坐標(biāo)的位置0.64BYTEbyLen;DWORDdwTemp;WORDwTemp;inti;v

11、a_listIpParam;memset(IpData,0,100);byLen=strlen(lpStr);byIndex=0;|va_start(lpParam,lpStr);for(i=0;ibyLen;i+)if(lpStri!=喔是格式符開始lpDatabyIndex+=lpStri;elseswitch(lpStri+1)/整型cased:caseU:wTemp=va_arg(lpParam,int);byindex+=IntToStr(IpData+bylndex,(DWORD)wTemp);i+;break;/長整型casel：caseL:dwTemp=va_arg(lpPar

12、am,long);byindex+=IntToStr(lpData+byindex,(DWORD)dwTemp);i+;break;/16進(jìn)制(長整型)casex:caseX:dwTemp=va_arg(lpParam,long);byindex+=HexToStr(lpData+bylndex,(DWORD)dwTemp);i+;break;default:lpDatabyindex+=lpStri;|break;va_end(IpParam);lpDatabyindex=0；DisplayString(xPos,yPos,IpData,TRUE);/在屏幕上顯示字符串IpData在這個(gè)函數(shù)

13、中，需通過對傳入的格式字符串(首地址為IpStr)進(jìn)行識(shí)別來獲知可變參數(shù)個(gè)數(shù)及各個(gè)可變參數(shù)的類型，具體實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)在for循環(huán)中。譬如，在識(shí)別為d后，做的是va_arg(IpParam,int),而獲知為l和x后則進(jìn)行的是vaarg(IpParam,long)。格式字符串識(shí)別完成后，可變參數(shù)也就處理完了。一在項(xiàng)目的最初，我們一直苦于不能找到一個(gè)好的辦法來混合輸出字符串和數(shù)字，我們采用了分別顯示數(shù)字和字符串的方法，并分別指定坐標(biāo)，程序條理被破壞。而且，在混合顯示的時(shí)候，要給各類數(shù)據(jù)分別人工計(jì)算坐標(biāo)，我們感覺頭疼不已。以前的函數(shù)為：/顯示字符串showString(BYTExPos,BYTEyPos,

14、LPBYTEIpStr)顯示數(shù)字showNum(BYTExPos,BYTEyPos,intnum)|以16進(jìn)制方式顯示數(shù)字_|showHexNum(BYTExPos,BYTEyPos,intnum)最終，我們用DrawText(BYTExPos,BYTEyPos,LPBYTEIpStr,.)函數(shù)代替了原先所有的輸出函數(shù)，程序得到了簡化。就這樣，兄弟們用得爽翻了。3 .運(yùn)行機(jī)制探索通過第2節(jié)我們學(xué)會(huì)了可變參數(shù)表的使用方法，相信喜歡拋根問底的讀者還不甘心，必然想知道如下問題：(1)為什么按照第2節(jié)的做法就可以獲得可變參數(shù)并對其進(jìn)行操作？_(2)C/C+在底層究竟是依靠什么來對這一語法進(jìn)行支持的，為

15、什么其它語言就不能提供可變參數(shù)表呢？我們帶著這些疑問來一步步進(jìn)行摸索。3.1調(diào)用機(jī)制反匯編反匯編是研究語法深層特性的終極良策，先來看看2.2節(jié)例子中主函數(shù)進(jìn)行max(5,5,6,3,8,5)調(diào)用時(shí)的反匯編：1.004010c8push52. 004010CApush83. 004010CCpush34. 004010CEpush65. 004010D0push56. 004010D2push57. 004010D4callILT+5(max)(0040100a)從上述反匯編代碼中我們可以看出，C/C+函數(shù)調(diào)用的過程中：第一步：將參數(shù)從右向左入棧(第16行)；第二步：調(diào)用call指令進(jìn)行跳轉(zhuǎn)(第

16、7行)。這兩步包含了深刻的含義，它說明C/C+默認(rèn)的調(diào)用方式為由調(diào)用者管理參數(shù)入棧的操作，且入棧的順序?yàn)閺挠抑磷螅@種調(diào)用方式稱為_cdecl調(diào)用。x86系統(tǒng)的入棧方向?yàn)閺母叩刂返降偷刂?，故?至n個(gè)參數(shù)被放在了地址遞增的堆棧內(nèi)。在被調(diào)用函數(shù)內(nèi)部，讀取這些堆棧的內(nèi)容就可獲得各個(gè)參數(shù)的值，讓我們反匯編到max函數(shù)的內(nèi)部:intmax(intnum,)1.00401020pushebp2. 00401021movebp,esp3. 00401023subesp,50h4. 00401026pushebx5. 00401027pushesi6. 00401028pushedi7. 00401029l

17、eaedi,ebp-50h8. 0040102Cmovecx,14h9. 00401031moveax,0CCCCCCCCh10. 00401036repstosdwordptrediva_listap;intm=-0x7FFFFFFF;/*32系統(tǒng)中最小的整數(shù)*/11. 00401038movdwordptrebp-8,80000001hva_start(ap,num);12. 0040103Fleaeax,ebp+0Ch13. 00401042movdwordptrebp-4,eaxfor(inti=0;im)28. 00401071moveax,dwordptrt29. 00401074

18、cmpeax,dwordptrebp-830. 00401077jlemax+5Fh(0040107f)m=t;31.00401079movecx,dwordptrt32. 0040107Cmovdwordptrebp-8,ecx33. 0040107Fjmpmax+2Eh(0040104e)va_end(ap);34. 00401081movdwordptrebp-4,0|returnm;35. 00401088moveax,dwordptrebp-836. 0040108Bpopedi37. 0040108Cpopesi38. 0040108Dpopebx39. 0040108Emovesp,ebp40. 00401090popebp41. 00401091ret分析上述反匯編代碼，對于一個(gè)真正的程序員而言，將是一種很大的享受；而對于初學(xué)者，也將使其受益良多。所以請一定要賴著頭皮認(rèn)真研究，千萬不要被嚇倒！行110進(jìn)行執(zhí)行函數(shù)內(nèi)代碼的準(zhǔn)備工作，保存現(xiàn)場。第2行對堆棧進(jìn)行移動(dòng)；第3行則意味著max函數(shù)為其內(nèi)部局部變量準(zhǔn)備的堆?？臻g為50h字節(jié)；第11行表示把變量n的內(nèi)存空間安排在了函數(shù)內(nèi)部局部棧底減8的位置(占用4個(gè)字節(jié))。|第1213行非常關(guān)鍵，對應(yīng)著va_start(ap,num),這兩行將第一個(gè)可變參數(shù)的