C语言多参数(可变参数Variable Argument)的实现——stdarg.h

本文致力于快速入门,使用总结,没有高大上的源码分析。

说没有源码还是来点源码吧,variable argument在C语言中最典型的例子就是printf了,所以还是上printf的源码吧。

int printf(const char *fmt, ...)
{
    char printf_buf[1024];
    va_list args;//stdarg.h
    int printed;

    va_start(args, fmt);//stdarg.h
    printed = vsprintf(printf_buf, fmt, args);
    va_end(args);//stdarg.h

    puts(printf_buf);

    return printed;
}

我们一般使用printf如下:

printf("string %d string %s string %c\n", int, char*, char);

也就是第一个参数是确定的,是char*类型,也就是一个字符串。而在函数声明中后面的第二个参数是...,也就是我们所说的variable argument了。那我们如何使用这个...呢,下面就是stdarg.h出场的时候了,上面代码中注释的均为stdarg.h中的函数,下面我们大概讲一下这些函数的意义。

va_list args:声明一个指向参数的指针
va_start(args,fmt):开始检查fmt后面的参数,args为上文的va_list指针
va_end(args):结束参数查找,释放args
char *arg = va_arg(args, const char );然后我们可以用这种方式去取参数,这里va_arg的第二个参数就是const char,因为他是type类型的。
或者也可以用一个for循环把所有参数取出来
for(key = va_arg(args, const char *); key != NULL; key = va_arg(args, const char *))
printf的具体代码我贴在最后了,感兴趣的可以一看,其实原理很简单。

在我们自己使用的时候,我们可以将第一个参数设置成参数个数,那样就很容易判断合理的参数范围了。

void simple_va(int va_number,...);

int main(int argc,char *argv[])
{
    simple_va(1,100);   
    simple_va(2,100,200);
    simple_va(3,100,200,300);
    return 0;
}

void simple_va(int va_number,...)   
{   
    va_list   arg_ptr;   //定义可变参数指针 
    va_start(arg_ptr, va_number);   // va_number为最后一个固定参数
    for(int i = 0; i < va_number; i++)
    { 
      int va = va_arg(arg_ptr,int);   //返回可变参数,类型为int
      printf("第%d个可变参数为%d", i, va);
    }
    va_end(arg_ptr);        //  清空参数指针
    return;   
}

以上就是一个可变参数的简单应用了。

参数在堆栈中分布:
在进程中,堆栈地址是从高到低分配的.当执行一个函数的时候,将参数列表入栈,压入堆栈的高地址部分,然后入栈函数的返回地址,接着入栈函数的执行代码,这个入栈过程,堆栈地址不断递减。
参数在堆栈中的分布情况如下:
最后一个参数
倒数第二个参数
...
第一个参数
函数返回地址
函数代码段

附上printf的部分代码:

int vsprintf(char *buf, const char *fmt, va_list args)
{
    int len;
    unsigned long num;
    int i, base;
    char *str;
    const char *s;

    int flags;        /* flags to number() */

    int field_width;    /* width of output field */
    int precision;        /* min. # of digits for integers; max
                 number of chars for from string */
    int qualifier;        /* 'h', 'l', or 'L' for integer fields */

    for (str = buf; *fmt; ++fmt) {
        if (*fmt != '%') {
            *str++ = *fmt;
            continue;
        }

        /* process flags */
        flags = 0;
     repeat:
        ++fmt;        /* this also skips first '%' */
        switch (*fmt) {
        case '-':
            flags |= LEFT;
            goto repeat;
        case '+':
            flags |= PLUS;
            goto repeat;
        case ' ':
            flags |= SPACE;
            goto repeat;
        case '#':
            flags |= SPECIAL;
            goto repeat;
        case '0':
            flags |= ZEROPAD;
            goto repeat;
        }

        /* get field width */
        field_width = -1;
        if (isdigit(*fmt))
            field_width = skip_atoi(&fmt);
        else if (*fmt == '*') {
            ++fmt;
            /* it's the next argument */
            field_width = va_arg(args, int);
            if (field_width < 0) {
                field_width = -field_width;
                flags |= LEFT;
            }
        }

        /* get the precision */
        precision = -1;
        if (*fmt == '.') {
            ++fmt;
            if (isdigit(*fmt))
                precision = skip_atoi(&fmt);
            else if (*fmt == '*') {
                ++fmt;
                /* it's the next argument */
                precision = va_arg(args, int);
            }
            if (precision < 0)
                precision = 0;
        }

        /* get the conversion qualifier */
        qualifier = -1;
        if (*fmt == 'h' || *fmt == 'l' || *fmt == 'L') {
            qualifier = *fmt;
            ++fmt;
        }

        /* default base */
        base = 10;

        switch (*fmt) {
        case 'c':
            if (!(flags & LEFT))
                while (--field_width > 0)
                    *str++ = ' ';
            *str++ = (unsigned char)va_arg(args, int);
            while (--field_width > 0)
                *str++ = ' ';
            continue;

        case 's':
            s = va_arg(args, char *);
            len = strnlen(s, precision);

            if (!(flags & LEFT))
                while (len < field_width--)
                    *str++ = ' ';
            for (i = 0; i < len; ++i)
                *str++ = *s++;
            while (len < field_width--)
                *str++ = ' ';
            continue;

        case 'p':
            if (field_width == -1) {
                field_width = 2 * sizeof(void *);
                flags |= ZEROPAD;
            }
            str = number(str,
                 (unsigned long)va_arg(args, void *), 16,
                 field_width, precision, flags);
            continue;

        case 'n':
            if (qualifier == 'l') {
                long *ip = va_arg(args, long *);
                *ip = (str - buf);
            } else {
                int *ip = va_arg(args, int *);
                *ip = (str - buf);
            }
            continue;

        case '%':
            *str++ = '%';
            continue;

            /* integer number formats - set up the flags and "break" */
        case 'o':
            base = 8;
            break;

        case 'x':
            flags |= SMALL;
        case 'X':
            base = 16;
            break;

        case 'd':
        case 'i':
            flags |= SIGN;
        case 'u':
            break;

        default:
            *str++ = '%';
            if (*fmt)
                *str++ = *fmt;
            else
                --fmt;
            continue;
        }
        if (qualifier == 'l')
            num = va_arg(args, unsigned long);
        else if (qualifier == 'h') {
            num = (unsigned short)va_arg(args, int);
            if (flags & SIGN)
                num = (short)num;
        } else if (flags & SIGN)
            num = va_arg(args, int);
        else
            num = va_arg(args, unsigned int);
        str = number(str, num, base, field_width, precision, flags);
    }
    *str = '\0';
    return str - buf;
}

int sprintf(char *buf, const char *fmt, ...)
{
    va_list args;
    int i;

    va_start(args, fmt);
    i = vsprintf(buf, fmt, args);
    va_end(args);
    return i;
}

int printf(const char *fmt, ...)
{
    char printf_buf[1024];
    va_list args;
    int printed;

    va_start(args, fmt);
    printed = vsprintf(printf_buf, fmt, args);
    va_end(args);

    puts(printf_buf);

    return printed;
}
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