C中可變參數函數實現

一、 從printf()開始

原型：int printf(const char * format, ...);
參數format表示如何來格式字串的指令，…
表示選擇性參數，調用時傳遞給"..."的參數可有可無，根據實際情況而定。
系統提供了vprintf系列格式化字串的函數，用於編程人員封裝自己的I/O函數。

int vprintf / vscanf(const char * format, va_list ap); // 從標準輸入/輸出格式化字串 
int vfprintf / vfsacanf(FILE * stream, const char * format, va_list ap); // 從檔案流 
int vsprintf / vsscanf(char * s, const char * format, va_list ap); // 從字串

// 例1：格式化到一個檔案流，可用於記錄檔

FILE *logfile;
int WriteLog(const char * format, ...)
{
va_list arg_ptr;

va_start(arg_ptr, format);
int nWrittenBytes = vfprintf(logfile, format, arg_ptr);
va_end(arg_ptr);

return nWrittenBytes;
}

二、 va函數的定義和va宏
    C語言支援va函數，作為C語言的擴充--C++同樣支援va函數，但在C++中並不推薦使用，C++引入的多態性同樣可以實現參數個數可變的函數。不過，C++的重載功能畢竟只能是有限多個可以預見的參數個數。比較而言，C中的va函數則可以定義無窮多個相當於C++的重載函數，這方面C++是無能為力的。va函數的優勢表現在使用的方便性和易用性上，可以使代碼更簡潔。C編譯器為了統一在不同的硬體架構、硬體平台上的實現，和增加代碼的可移植性，提供了一系列宏來屏蔽硬體環境不同帶來的差異。

ANSI C標準下，va的宏定義在stdarg.h中，它們有：va_list，va_start()，va_arg()，va_end()。

三、 編譯器如何?va

 簡單地說，va函數的實現就是對參數指標的使用和控制。
typedef char *  va_list;  // x86平台下va_list的定義 

函數的固定參數部分，可以直接從函數定義時的參數名獲得；對於選擇性參數部分，先將指標指向第一個選擇性參數，然後依次後移指標，根據與結束標誌的比較來判斷是否已經獲得全部參數。因此，va函數中結束標誌必須事先約定好，否則，指標會指向無效的記憶體位址，導致出錯。

這裡，移動指標使其指向下一個參數，那麼移動指標時的位移量是多少呢，沒有具體答案，因為這裡涉及到記憶體對齊（alignment）問題，記憶體對齊跟具體使用的硬體平台有密切關係，比如大家熟知的32位x86平台規定所有的變數地址必須是4的倍數(sizeof(int) = 4)。va機制中用宏_INTSIZEOF(n)來解決這個問題，沒有這些宏，va的可移植性無從談起。
首先介紹宏_INTSIZEOF(n)，它求出變數佔用記憶體空間的大小，是va的實現的基礎。

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

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )          //第一個選擇性參數地址

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址

#define va_end(ap)   ( ap=va_list0 )                           // 將指標置為無效

1.va_arg身兼二職：返回當前參數，並使參數指標指向下一個參數。

初看va_arg宏定義很彆扭，如果把它拆成兩個語句，可以很清楚地看出它完成的兩個職責。
#define va_arg(ap,t)   ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址
// 將( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )拆成：
/* 指標ap指向下一個參數的地址 */
1）． ap += _INTSIZEOF(t)；        // 當前，ap已經指向下一個參數了
/* ap減去當前參數的大小得到當前參數的地址，再強制類型轉換後返回它的值 */
2）． return *(t *)( ap - _INTSIZEOF(t)) 
回想到printf/scanf系列函數的%d %s之類的格式化指令，我們不難理解這些它們的用途了- 明示參數強制轉換的類型。
(註：printf/scanf沒有使用va_xxx來實現，但原理是一致的。)

2．va_end很簡單，僅僅是把指標作廢而已。

#define va_end(ap) (ap = (va_list)0) // x86平台