水滴石穿C語言之可變參數問題

概述

　　c語言中有一種長度不確定的參數，形如：\"…\"，它主要用在參數個數不確定的函數中，我們最容易想到的例子是printf函數。

　　原型：

int printf( const char *format [, argument]... );

　　使用例：

printf(\"enjoy yourself everyday!\\n\");
printf(\"the value is %d!\\n\", value);

　　這種可變參數可以說是c語言一個比較難理解的部分，這裡會由幾個問題引發一些對它的分析。

　　注意：在c++中有函數重載（overload）可以用來區別不同函數參數的調用，但它還是不能表示任意數量的函數參數。

　　問題：printf的實現

　　請問，如何自己實現printf函數，如何處理其中的可變參數問題？

　　答案與分析：

　　在標準c語言中定義了一個標頭檔<stdarg.h>專門用來對付可變參數列表，它包含了一組宏，和一個va_list的typedef聲明。一個典型實現如下：

typedef char* va_list;
#define va_start(list) list = (char*)&va_alist
#define va_end(list)
#define va_arg(list, mode)\\
((mode*) (list += sizeof(mode)))[-1]

自己實現printf：

#include <stdarg.h>
int printf(char* format, …)
{
　　va_list ap;
　　va_start(ap, format);
　　int n = vprintf(format, ap);
　　va_end(ap);
　　return n;
}

　　問題：運行時才確定的參數

　　有沒有辦法寫一個函數，這個函數參數的具體形式可以在運行時才確定？

　　答案與分析：

　　目前沒有\"正規\"的解決辦法，不過獨門偏方倒是有一個，因為有一個函數已經給我們做出了這方面的榜樣，那就是main()，它的原型是:

int main(int argc,char *argv[]);

　　函數的參數是argc和argv。

　　深入想一下，\"只能在運行時確定參數形式\"，也就是說你沒辦法從聲明中看到所接受的參數，也即是參數根本就沒有固定的形式。常用的辦法是你 可以通過定義一個void *類型的參數，用它來指向實際的參數區，然後在函數中根據根據需要任意解釋它們的含義。這就是main函數中argv的含義，而argc，則用來表明實際 的參數個數，這為我們使用提供了進一步的方便，當然，這個參數不是必需的。

　　雖然參數沒有固定形式，但我們必然要在函數中解析參數的意義，因此，理所當然會有一個要求，就是調用者和被調者之間要對參數區內容的格式，大小，有效性等所有方面達成一致，否則南轅北轍各說各話就慘了。

　　問題：可變長參數的傳遞

　　有時候，需要編寫一個函數，將它的可變長參數直接傳遞給另外的函數，請問，這個要求能否實現？

　　答案與分析：

　　目前，你尚無辦法直接做到這一點，但是我們可以迂迴前進，首先，我們定義被調用函數的參數為va_list類型，同時在調用函數中將可變長參數列錶轉換為va_list，這樣就可以進行變長參數的傳遞了。看如下所示：

void subfunc (char *fmt, va_list argp)
{
...
arg = va_arg (fmt, argp); /* 從argp中逐一取出所要的參數 */
...
}

void mainfunc (char *fmt, ...)
{
va_list argp;
va_start (argp, fmt); /* 將可變長參數轉換為va_list */
subfunc (fmt, argp); /* 將va_list傳遞給子函數 */
va_end (argp);
...
}

　　問題：可變長參數中類型為函數指標

　　我想使用va_arg來提取出可變長參數中類型為函數指標的參數，結果卻總是不正確，為什嗎？

　　答案與分析：

　　這個與va_arg的實現有關。一個簡單的、示範版的va_arg實現如下：

#define va_arg(argp, type) \\
(*(type *)(((argp) += sizeof(type)) - sizeof(type)))

　　其中，argp的類型是char *。

　　如果你想用va_arg從可變參數列表中提取出函數指標類型的參數，例如

int (*)()，則va_arg(argp, int (*)())被擴充為：
(*(int (*)() *)(((argp) += sizeof (int (*)())) -sizeof (int (*)())))

　　顯然，（int (*)() *）是無意義的。

　　解決這個問題的辦法是將函數指標用typedef定義成一個獨立的資料類型，例如：

typedef int (*funcptr)()；
　　這時候再調用va_arg(argp, funcptr)將被擴充為：

(* (funcptr *)(((argp) += sizeof (funcptr)) - sizeof (funcptr)))

　　這樣就可以通過編譯檢查了。

　　問題：可變長參數的擷取

　　有這樣一個具有可變長參數的函數，其中有下列代碼用來擷取類型為float的實參：

va_arg (argp, float);
　　這樣做可以嗎？

　　答案與分析：

　　不可以。在可變長參數中，應用的是\"加寬\"原則。也就是float類型被擴充成double；char, short被擴充成int。因此，如果你要去可變長參數列表中原來為float類型的參數，需要用va_arg(argp, double)。對char和short類型的則用va_arg(argp, int)。

　　問題：定義可變長參數的一個限制

　　為什麼我的編譯器不允許我定義如下的函數，也就是可變長參數，但是沒有任何的固定參數？

int f (...)
{
...
}

　　答案與分析：

　　不可以。這是ansi c 所要求的，你至少得定義一個固定參數。

　　這個參數將被傳遞給va_start()，然後用va_arg()和va_end()來確定所有實際調用時可變長參數的類型和值。