C語言中變參函數的實現細節

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　　C語言的函數雖然不具備C++的多態性，但也可以接受參數不確定的情況，當然，C語言中的變參函數實際在功能上是受限的，廢話不多講，下面來看看變參函數的邊邊角角的問題。以下僅供參考！

　　討論之前我們來看一下最熟悉的變參函數printf的原型聲明：

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1	`int` `printf(const` `char` `*format, ...);`

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　　注意到，在函數中聲明其參數是可變的方法是三個點“...”，但同時，這個函數必須要有一個固定的參數，比如printf里面的這個format，也就是說變參函數的參數數目至少是一個。這是由C語言中實現變參的原理---計算堆棧地址---決定的。順著printf函數我們來看看它的定義是什么：

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int __printf(const char *format, ...)        

{

va_list arg;        

int done;        

va_start(arg, format);        

done = vfprintf(stdout, format, arg);        

va_end(arg);        

return done;        

}

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　　(注意到庫函數中內部定義的變量和函數用了雙下劃線開頭，這也是我們寫應用程序時盡量不要用雙下劃線開頭的原因，我們也不應該使用單下劃線開頭的函數和變量，因為那也是系統保留的)

　　其中發現__printf函數里用了va_list，va_start，va_end等宏，事實上，在__printf中調用的vfpirntf函數還用到了一個叫做va_arg的宏，這幾個宏就是編寫變參函數的關鍵。現在我們自己寫一個最簡單的變參函數，先來個感性認識：

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#include        

#include        

void simple_va_fun(int i, ...)        

{

va_list arg_ptr; //定義一個用來指向函數變參列表的指針arg_ptr        

int j;        

va_start(arg_ptr, i); //使arg_ptr指向第一個可變參數        

j = va_arg(arg_ptr, int); //取得arg_ptr當前所指向的參數的值，并使arg_ptr指向下一個參數        

va_end(arg_ptr); //指示提取參數結束        

printf("%d %d
", i, j);        

return;        

}

int main(void)        

{

simple_va_fun(3, 4);        

return 0;        

}

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　　如代碼中的注釋所示，arg_ptr實際上是一個指向函數變參列表的指針，va_list實際上是void指針類型。

　　va_start用來初始化這個指針，使之指向變參列表中的第一個參數，注意到它的第二個參數是變參函數的那個固定參數。

　　va_arg利用已經初始化了的arg_ptr指針來取得變參列表中各個參數的值，第一個參數是變參列表指針，第二個參數是當前參數的類型。

　　va_end宏用來提示結束參數結束，在LINUX的glibc實現中，va_end實際上就是一個空語句(void)0

　　各個宏定義在頭文件stdarg.h中聲明，因此我們需要包含這個頭文件。其具體的定義如下：

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#define _AUPBND (sizeof(acpi_native_int) - 1)        

#define _ADNBND (sizeof(acpi_native_int) - 1)        

#define _bnd(X, bnd) (((sizeof(X)) + (bnd)) & (~(bnd)))        

#define va_start(ap, A) (void)((ap) = (((char *)&(A)) + (_bnd(A, _AUPBND)))        

#defind va_arg(ap, T) (*(T*)(((ap) += (_bnd(T, _AUPBND))) - (_bnd(T, _ADNBDN))))        

#define va_end(ap) (void)0        

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　　這些宏定義都比較繁瑣，主要目的是為了適應不同系統的地址對齊問題。

　　上面說過，va_start的功能實際上是使ap指針指向第一個變參，A就是我們的第一個固定參數，不考慮地址對齊，最簡單的辦法當然如下：

　　ap = &A + sizeof(A)

　　上述代碼其實也是實現的這個簡單的功能，但經過宏_AUPBND和_bnd之后，就能保證ap指向的地址至少是關于acpi_native_int對齊的，打個比方，如果此時A的地址是0x0003，而且A的類型占用4個字節，而當前系統要求4個字節對齊，那么就讓_AUPBND中的sizeof參數為4，經過多次宏替代之后ap的地址值就會是0x0008，而簡單地用上面的算式ap = &A + sizeof(A)計算出的結果是0x0007。

　　同樣地，va_arg宏替代在不考慮任何移植性問題時，要取得當前變參的值并使指針指向下一個參數最簡單的辦法如下：

　　*((ap+=sizeof(T)) - sizeof(T))

　　這個需要稍微解釋一下，首先，C里面的參數壓棧是從右到左順序壓棧的，因此可以想象，第一個固定參數在棧頂(LINUX進程映像中棧是倒著增長的，這個地址是所有參數中最小的)，第二個參數(也就是第一個變參)在緊接著固定參數之上，以此類推。因此，要想ap指針不斷指向下一個參數，就必須讓它每次都加上當前指向的變量所占內存的大小即 ap+=sizeof(T) 的含義。

　　接下來，利用這個地址值又減去sizeof(T)，實際上地址值又回到上一個參數處(注意，此時ap指針的值并未改變，也就是說，va_arg宏實現獲取第一個變參的值的時候是先使ap指向第二個變參，然后再去獲取第一個變參的值)，然后取值。

　　va_end宏就比較簡單了，雖然各種平臺的實現細節不一樣，但是道理都是一樣的，在glibc中va_end被簡單地實現為一個空語句。

　　由此可見，實際上C語言的所謂變參函數是很笨的，它基本上啥智能都沒有，不能跟C++的多態性和符號重載相比，我們在傳遞參數的時候雖然可以傳遞不定個數的參數，但是這些參數都必須在函數實現中給予一一處理。所以我還是比較推崇C++呵呵!

　　至于printf這個調皮鬼，上面看到它的原型了，里面還調用了vfprintf函數，這個函數就不分析了(實在太長了)，它里面就用了va_arg來獲取各個變參的值。printf之所以可以識別各種變量類型，是因為你調用它的時候必須用printf修飾符，也就是%d，%f，%s等等來指定你的參數，printf是很笨的，它是不知道的。

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