變參函數的實現

相對於固定參數的函數，變參函數的可用性無疑是更好的。我們最常用的變參函數包括scanf和printf。剛剛接觸到變參函數的時候，我覺得這太神奇了，它並不知道我要輸入什麼類型的資料，要輸入多少個資料，卻能完美地處理。其實，可變參數機制實現起來是相當容易的（在stdarg.h的基礎上），而且，它的作用並沒有想象中的那麼神奇。

         可變參數機制並不能擷取某次輸入的所有參數的個數，也不能自己確定每一個輸入參數的類型。嗯，沒錯，看上去printf和scanf就能知道每次輸入的參數個數和每個參數的類型。其實，仔細想一想就會發現printf和scanf沒這個本事，輸入的參數個數和每個參數的類型是使用者在format內容中，通過%模式等告訴編譯器的。光是這麼說可能不夠取信於人，以簡化的printf為例，讓我們看一段K&R中的常式吧：

#include <stdarg.h> /* minprintf: minimal printf with variable argument  list */ void minprintf(char *fmt,  ...) {     va_list ap; /* points to each unnamed arg in turn */     char  *p,  *sval;     int   ival;     double   dval;     va_start(ap, fmt); /* make ap point to 1st unnamed arg */     for  (p = fmt;  *p; p++)  {        if  (*p != '%')  {            putchar(*p);            continue;        }        switch  (*++p) {            case   'd':               ival = va_arg(ap, int);               printf("%d",   ival);               break;            case   'f':               dval = va_arg(ap, double);               printf("%f",   dval);               break;            case   's':               for (sval = va_arg(ap, char *); *sval; sval++)                   putchar(*sval);               break;            default:               putchar(*p);               break;        }     }     va_end(ap); /* clean up when done */ }

可以看出，printf處理可變參數的關鍵就在於它的參數char *fmt。注意程式中的for迴圈，指標p正是一次次地根據fmt中的提示（在這個簡化的例子中是%）經由switch分支來確定下一個參數的類型和有效參數的個數。

         所以說，可變參數不是萬能的，它只是一種很normal的機制，不過正是先驅們那化腐朽為神奇的想象力，藉由這種normal的機制實現了神奇而又令人詬病的scanf和printf函數。一般而言，除了像printf一樣，在函數中實現一個特殊的format之外，一些可變參數中的參數類型都是一致的（比如說只可能都是int）函數，則會在之前的固定參數中用一個參數指出可變參數的個數或是類型。下面是一個C Primer Plus中的常式：

#include <stdarg.h> double sum(int lim,...) {     va_list ap;                   //  declare object to hold arguments     double   tot = 0;     int   i;     va_start(ap, lim);            //  initialize ap to argument list     for  (i = 0; i  <  lim; i++)        tot  += va_arg(ap,  double); // access each item in argument  list     va_end(ap);                   //  clean up     return   tot; }

可以看出，函數sum中的固定參數lim指出了可變參數的個數。

         以上介紹了可變參數機制實現的兩種過程：自訂format和前置指示標誌。接下來就會詳細解釋在C語言中如何具體實現可變參數機制。從兩個常式可以看出，有四個宏是至關重要的：

va_list va_start(va_list, lastpar) va_arg(va_list, Type) va_end(va_list)

va_list：一個char鏈表（實際上應該是一個連續的記憶體塊，像數組一樣），在使用時表現為一個指向char類型的指標；

va_start：初始化va_list。通過最後的固定參數實現對可變參數初始位置的定位，並為va_list分配記憶體，將可變參數複製該記憶體塊中，使va_list指向該記憶體塊的初始位置；

va_arg：通過移動指標va_list擷取由參數Type指定的變數並返回該變數。

va_end：釋放va_list擁有的記憶體塊所佔據的記憶體空間。

看，一切不就一清二楚了嗎？不過，還有如下幾個問題還需要特別注意一下：

1>     C標準規定實現可變參數機制的函數至少要有一個固定參數。從上面的討論可以看出，這無論是從文法上還是實現上都是必須的。

2>     隱式類型轉換不可用。比如說，va_arg指定了類型是double，若傳入的是int的變數10就會出錯。

3>     C語言的整型提升原則。也就是說，在va_arg中擷取float和double使用的Type都是double，而擷取char、short和int使用的Type都是int。

函數指標不可用，除非用typedef定義過。