用指標處理C語言中不定數目的函數參數

用指標處理 C 語言中不定數目的函數參數 現在我們每編一個程式幾乎都會用到兩個函數－ｐｒｉｎｔｆ和ｓｃａｎｆ。發現這兩個函數和普通函數的不同之處了嗎？那就是這兩個函數都可以處理不定數目的實參。C語言是一種很寬鬆的語言，它甚至允許 程式員 對函數傳

用指標處理C語言中不定數目的函數參數

 

現在我們每編一個程式幾乎都會用到兩個函數－ｐｒｉｎｔｆ和ｓｃａｎｆ。發現這兩個函數和普通函數的不同之處了嗎？那就是這兩個函數都可以處理不定數目的實參。C語言是一種很寬鬆的語言，它甚至允許程式員對函數傳遞任意數目的參數。而這個特性在某些情況下是非常有用的。比如，現在我們要編一個求一系列整數平均值的函數ａｖｅｒａｇｅ（），如果不用變長度實參，可能需要定義以下一系列原型：

         int  average_1  (  int  );

         int  average_2  (  int,  int  );

         int  average_3  (  int,  int,  int  );

         …

雖然C++的重載功能可以使這些函數變成同名的，但是編碼的工作量會變得很大，而且程式會變得沒有美感，況且這種類型的函數有無窮多種，怎麼定義得過來呢？現在，我們用變長度實參，可以唯寫一個函數，就能處理所有的情況。函數原型如下：

         int  average  (  int,  …  );

注意參數列表中的三個點是符合C語言的文法的，而不是我省略了什麼東西。這三個點出現在函數形式參數列表的最後，表示這以後可以向函數傳遞任意數目的實參。例如，函數ｓｃａｎｆ的聲明如下：

int __cdecl scanf (const char *format,…);

注:__cdecl聲明的是參數傳遞模式,因為__cdecl是預設的,因此可以省略.

注意，三個點必須出現在參數列表的最後，而且前面必須要定義至少一個的形式參數。現在我們可以通過函數調用ａｖｅｒａｇｅ（０，１，２，３，４，５，－１）；來求０到５的平均值了（最後一個－１是結束標誌，不參與求值運算，這一點在後面會講到）。

現在的問題是，雖然我們順利地聲明了函數原型，並且也順利地調用了函數，但是怎樣在函數中接受這些參數呢？不幸的是C語言本身並沒有提供像聲明參數那樣簡單的接受參數的機制，顯然，我們不可能只用一個省略符號來接受這些參數。但是我們可以用指標來解決這個問題（用嵌入式彙編也可以解決這個問題，但是那超出了C語言的範疇）。先讓我們來看一下C語言函數傳遞參數的機制。

C語言中的函數一般①是通過把參數拷貝到一塊特殊的記憶體地區（稱為堆棧）內傳遞給函數的。比如，函數調用

scanf( “%d %f %c %C %s %S”, &i, &fp, &c, &wc, s, ws );

它的參數在記憶體中的樣子是:

地址	參數
……	……
0x0012f308	format
0x0012f30c	&i
0x0012f310	&fp
0x0012f314	&c
0x0012f318	&wc
0x0012f31c	S
0x0012f320	ws
……	……

(*)format是一個指向字串“%d %f %c %C %s %S”的指標

注:這裡討論的情況只對c語言預設的參數傳遞模式__cdecl成立,而不適用於__fastcall和__stdcall兩種模式.現在我們在寫的函數全都是__cdecl模式的。

而 ｆｏｒｍａｔ的地址我們可以用＆ｆｏｒｍａｔ得到，所以以後各個參數的地址就可以通過增加指標＆ｆｏｒｍａｔ的值來得到了。例如，＆ｃ的地址是ｐ＝ （ｃｈａｒ＊＊）（（ｃｈａｒ＊）＆ｆｏｒｍａｔ＋ｓｉｚｅｏｆ（ｃｈａｒ＊＊）＋ｓｉｚｅｏｆ（ｉｎｔ＊＊）＋ｓｉｚｅｏｆ（ｆｌｏａｔ＊＊））／＊這 個式子夠煩的：－）＊／，而＆ｃ的值就是＊ｐ了。因為C語言沒有提供關於參數數目的資訊，所以這個資訊要有程式員傳遞一個參數來實現。“%d %f %c %C %s %S”就是告訴ｓｃａｎｆ，它後面還有六個各種類型的指標作為參數。上面對函數ａｖｅｒａｇｅ傳遞的最後一個參數－１也是用來作為結束標誌的。

說 到這兒，有一個問題我們不得不提，就是我們又一次遇到了對齊（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）問題。所謂對齊，對Ｉｎｔｅｌ８０ｘ８６機器來說就是要求每個變數的地 址都是ｓｉｚｅｏｆ（ｉｎｔ）的倍數。在３２位（４位元組）機器上表現為所有的變數地址都能被４整除。這樣，變數在記憶體中就不一定是緊密排列的了。例如，下 面的函數：

int  Bad_Example  (  char  c,  int  i  );

 

如果參數ｃ的地址是０ｘ００１２ｆ３０８的話，ｉ的地址就不是０ｘ００１２ｆ３０９，而是被移到了０ｘ００１２ｆ３０ｃ。一般的，如果參數ｔｙｐｅ　ｐ１的地址是＆ｐ１的話，那麼它的後繼參數的地址可以通過在他後面加上一個位移

( char * ) & p1 + ( sizeof ( type ) + sizeof( int ) –1 ) ／sizeof ( int ) * sizeof ( int )

得到。（注意，在加的時侯一定要先把＆ｐ１的類型轉化為（ｃｈａｒ＊）。）

在標頭檔＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞中定義了宏—ＩＮＴＳＩＺＥＯＦ（）來得到這個位移值：

#define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

這裡為了加快運算用了位操作，但功能是一樣的。現在，假設這個宏已經定義了，我們來實現ａｖｅｒａｇｅ函數作為一個例子：

int average ( int n, ... )

{

    int sum = 0, c = 0;

    int *p = &n;

    if ( n < 0 ) return 0;

    while ( *p >= 0 )

    {

            sum += *p;

            c++;

            ( char * ) p += _INTSIZEOF(int);

    };

    return sum/c;

}

由於這種操作具有通用性，所以ＡＮＳＩ　Ｃ提供了三個宏來實現這種處理。這組宏定義在標頭檔＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞中。

type va_arg ( va_list arg_ptr, type );

void va_end( va_list arg_ptr );

void va_start( va_list arg_ptr, prev_param );

操作方法如下:

先定義一個ｖａ＿ｌｉｓｔ類型的變數，然後用宏ｖａ＿ｓｔａｒｔ給他賦初值，prev_param用省略符號前的參數名代替。然後用宏ｖａ＿ａｒｇ來挨個取得參數的值，參數的類型在type中指定。最後用宏ｖａ＿ｅｎｄ釋放變數。

下面是函數ａｖｅｒａｇｅ的另一種實現方式：

int average ( int n, ... )

{

    int sum = n, count = 1, p;

    va_list arg_ptr;

    if ( n < 0 ) return 0;

    va_start( arg_ptr, n );

    while( ( p = va_arg( arg_ptr, int ) ) >= 0 )

    {

           sum += p;

            count++;

    }

    va_end( arg_ptr );

    return sum/count;

}

最後還需要說明兩點。首先，上面講的內容與C 語言的實現有關，而C語言的實現又依賴於ｃｐｕ和作業系統，所以並不適用於所有的電腦，而且隨機器的不同會由很大的區別。在＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞內會看 到大量的條件編譯就是這個原因。其次，雖然函數定義中使用可變參數列表提供了很大的靈活性，但是對可變部分的參數C語言編譯器不會進行類型檢查，所以程式 中要特別小心，確保參數的傳遞和接受是正確的。

 

注:

①　C語言中還有一種參數傳遞方式稱為__fastcall方式。這種方式是通過盡量把參數放入寄存器內來傳遞的（因為寄存器數目有限，用完後剩下的參數只能放入記憶體了），所以用這種方式傳遞參數會提高程式的效率