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在C语言中变参函数的设计方法

发布时间:2021-01-22 01:02:28 阅读: 来源:油泵厂家

在C语言中,函数参数的传递方式有值传和址传。值传是把实参的一个专用的、临时的复制值给被调函数中相应的形参被调用函数使用、修改这个传来的复制值,不会影响实参的值。址传则是把变量(实参)的地址传给被调函数。被调函数通过这个地址找到该变量的存放位置,直接对该地址中存放的变量的内容进行存取操作。因此,在被调用函数中可以修改实参的值。这也是函数参数址传的优点。无论是值传还是址传,都要求实参的数目及类型与形参要完全一致。在一般的程序设计语言中,函数参数的数目及类型是不可变的。即函数被设计之后,只能接收已固定个数和固定类型的实参。这样在编译时,函数形参的存储空间便于确定。但是在C语言中,不但参数的类型可变,参数的个数也是可变的。也就是说,在形参表中可以不明确指定传递参数的个数和类型,一个常见的库函数Printf() 就是如此。这种函数称之为可变长参数函数(变参函数)。可变长参数函数的参数数目和类型虽然是可变,但其设计原理与固定参数函数的设计原理是一致的,必须有办法告诉变参函数没有指定的参数的个数和类型。下面我们通过对可变长参数函数的理解和设计,在教学中更有助于加深掌握C语言函数设计的思想方法。利用其它语言所不具有的这一可变长参数功能,可以开发灵活、方便、简洁、功能强的程序模块。1,可变长参数函数的设计方法

在标准文件stdarg.h中包含带参数的宏定义

typedef void *va_list

#define va_arg(ap,type) (*((type *)(ap))++)

#define va_start(ap,lastfix) (ap=…)

#define va_end(ap)

(1) 可变长参数函数用规定格式定义为“类型函数名(firstfix,…,lastfix,…)”。firstfix,…,lastfix表示函数参数列表中的第一个和最后一个固定参数,该参数列表中至少要有一个固定参数,其作用是为了给变参函数确定列表中参数的个数和参数的类型。

(2) 指针类型va_list用来说明一个变量ap(argument pointer——可变参数指针),此变量将依次引用可变参数列表中用省略号“…”代替的每一个参数。即指向将要操作的变参。

(3) 宏va_start (ap,lastfix)是为了初始化变参指针ap,以指向可变参数列表中未命名的第一个参数,即指向lastfix后的第一个变参。它必须在指针使用之前调用一次该宏,参数列表中至少有一个未命名的可变参数。从宏定义可知其正确性。

(4) 宏va_arg (ap,type)调用,将ap指向下一个可变参数,而ap的类型由type确定,type数据类型不使用float类型。调用后将新的变参可指向一个工作变参,如iap=va_start (ap,int)调用。

(5) 宏va_end (ap)从stdarg.h中看出定义为空,即未定义。其功能完成清除变量ap的作用,表明程序以后不再使用,若该指针变量需再使用,必须重新调用宏va_start 以启动该变量。

2,应用举例

利用上面讨论的一般可变长参数函数的设计方法,通过实例逐步分析其特点,以加深函数实参与形参一致性的理解。

2.1变参类型相同的函数

#include

#include

int mul(int num,int data1,)

{

int total = data1;

int arg,i;

va_list ap;

va_start(ap,data1);

for(i=1;i {

arg = va_arg(ap,int);

total*=arg;

}

va_end(ap);

return total;

}

long mul2(int i,)

{

int *p,j;

p = &i+1;//p指向参数列表下一个位置

long s = *p;

for (j=1;j s *= p[j];

return s;

}

int main()

{

printf("%d\n",mul(3,2,3,5));

printf("%d\n",mul2(3,2,3,5));

return 0;

}

在该例中,for{…}循环中的ap指向的下一个变参类型皆为整型,所以变参类型相同,但变参个数不定。

2.2可变参数在编译器中的处理

我们知道va_start,va_arg,va_end是在stdarg.h中被定义成宏的, 由于1)硬件平台的不同 2)编译器的不同,所以定义的宏也有所不同,下面以VC++中stdarg.h里x86平台的宏定义摘录如下(’"’号表示折行):

typedef char * va_list;

//_INTSIZEOF 宏,获取类型占用的空间长度,最小占用长度为int的整数倍

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

//VA_START宏,获取可变参数的第一个参数的地址(ap是类型为va_list的指针,v是可变参数的第一个参数)

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )

//VA_ARG宏,获取可变参数的当前参数的内容,返回指定类型(即t类型)并将指针指向下一参数(t参数描述了当前参数的类型)

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )

//VA_END宏,清空ap指针

#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )

定义_INTSIZEOF(n)主要是为了某些需要内存的对齐的系统。图(1)是函数的参数在堆栈中的分布位置。我们看到va_list被定义成char*,有一些平台或操作系统定义为void*.再看va_start的定义,定义为&v+_INTSIZEOF(v),而&v是固定参数在堆栈的地址,所以我们运行va_start(ap, v)以后,ap指向第一个可变参数在堆栈的地址,如图:

高地址|-----------------------------

函数返回地址

-----------------------------

.

-----------------------------

第n个参数(第一个可变参数)

-----------------------------|<--va_start后ap指向

第n-1个参数(最后一个固定参数)

低地址|-----------------------------|<-- &v

然后,我们用va_arg()取得类型t的可变参数值,以上例为int型为例,我们看一下va_arg取int型的返回值: j= ( *(int*)((ap += _INTSIZEOF(int))-_INTSIZEOF(int)) );

首先ap+=sizeof(int),已经指向下一个参数的地址了。然后返回ap-sizeof(int)的int*指针,这正是第一个可变参数在堆栈里的地址(图2)。然后用*取得这个地址的内容(参数值)赋给j.

高地址|-----------------------------

函数返回地址

-----------------------------

.

-----------------------------|<--va_arg后ap指向

第n个参数(第一个可变参数)

-----------------------------|<--va_start后ap指向

第n-1个参数(最后一个固定参数)

低地址|-----------------------------|<-- &v

图( 2 )

最后要说的是va_end宏的意思,x86平台定义为ap=(char*)0;使ap不再指向堆栈,而是跟NULL一样。有些直接定义为((void*)0),这样编译器不会为va_end产生代码,例如gcc在linux的x86平台就是这样定义的。在这里大家要注意一个问题:由于参数的地址用于va_start宏,所以参数不能声明为寄存器变量或作为函数或数组类型。关于va_start, va_arg, va_end的描述就是这些了,我们要注意的是不同的操作系统和硬件平台的定义有些不同,但原理却是相似的。

#include "stdio.h"

#include "stdlib.h"

#include

void myprintf(char* fmt, ) //一个简单的类似于printf的实现,//参数必须都是int 类型

{

//char* pArg=NULL; //等价于原来的va_list

va_list pArg;

char c;

// pArg = (char*) &fmt; //注意不要写成p = fmt !!因为这里要对参数取址,而不是取值

// pArg += sizeof(fmt); //等价于原来的va_start

va_start(pArg,fmt);

do

{

c =*fmt;

if (c != '%')

{

putchar(c); //照原样输出字符

}

else

{//按格式字符输出数据

switch(*++fmt)

{

case 'd':

printf("%d",*((int*)pArg));

break;

case 'x':

printf("%#x",*((int*)pArg));

break;

case 'f':

printf("%f",*((float*)pArg));

default:

break;

}

//pArg += sizeof(int); //等价于原来的va_arg

va_arg(pArg,int);

}

++fmt;

}while (*fmt != '\0');

//pArg = NULL; //等价于va_end

va_end(pArg);

return;

}

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

{

int i = 1234;

int j = 5678;

myprintf("the first test:i=%d",i,j);

myprintf("the secend test:i=%f; %x;j=%d;",i,0xabcd,j);

system("pause");

return 0;

}

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