C/C++中的可变参函数

可变参函数最好的实例:printf();参数可变

包含的头文件:

Ｃ语言中：#include<stdarg.h>

C++中的可变参的头文件:#include<cstdarg>,它其实就是包含了C语言中的可变参头文件stdarg.h

试想一下我们假如想定义一个函数，我们在调用之前(在运行期之前)根本不知道我到底要调用几个参数，并且不知道这些参数是个什么类型，例如我们想定义一个函数：
　　int max(int n, ...);
　　用来返回一串随意长度输入参数的最大值，例如调用
　　max(3, 10, 20, 30)的时候，可以返回(n=3)个数 10,20,30 的最大值30。
　　并且还可以接受任意个参数的输入，例如：
　　max(6, 20, 40, 10, 50, 30, 40)也应该是被接受的，返回最大值50。
　　这怎么达到呢？
　　其实这样的例子我们肯定见过，最典型的就是 printf 函数，可以看 printf 函数的原形：
　　int printf(char*, ...);
　　它接受一个格式字符串，并且后面跟随任意指定的参数，根据实际需要而确定入参的个数。
　　实际上它的实现要依赖于一个标准 C 库 <stdarg.h>，stdandard argument(标准参数) 的意思。下面先稍为介绍一下 <stdarg.h>，或者在 C++ 中的 <cstdarg> 的功效：

首先是参数的内存存放格式：参数存放在内存的堆栈段中，在执行函数的时候，从最后一个开始入栈。因此栈底高地址，栈顶低地址，举个例子如下：
　　void func(int x, float y, char z);
　　那么，调用函数的时候，实参 char z 先进栈，然后是 float y，最后是 int x，因此在内存中变量的存放次序是 x->y->z，因此，从理论上说，我们只要探测到任意一个变量的地址，并且知道其他变量的类型，通过指针移位运算，则总可以顺藤摸瓜找到其他的输入变量。
　　然后是可变入参表格式，省略的参数用 ... 代替，但必须注意：
1. 只能有一个 ... 并且它必须是最后一个参数；
2. 不要只用一个 ... 作为所有的参数，因为从后面可以知道，这样你无法确定入参表的地址。
　　举个例子，声明函数如下：
　　void func(int x, int y, ...);
　　然后调用：func(3, 5, 'c', 2.1f, 6);
　　于是在调用参数的时候，编译器则不会检查实际输入的是什么参数，只管把所有参数按照上面描述的方法，变成实参堆放在内存中，在本例中，内存中依次存放 x=3, y=5, 'c', 2.1f, 6
　　但是有一个需要注意的地方，这些东西只是紧挨着堆放在内存中，于是想要正确调用这些参数，必须知道他们确切的类型，并且我们也关心这个参数表实际的长度，然而不幸的是，这些我们无从得知。因此，这个解决办法决不是高明的，从某种程度上说，这甚至是一个严重的漏洞。因此，C++ 很不提倡去使用它。

不过缺点归缺点，万不得已的时候我们还是得用，但是我们对里面输入变量的时候，应该对入参的类型有一个清醒的认识，否则这样的操作是很危险的。
　　下面是 <stdarg.h> 对上面这一个思路的实现，里面重要的几个宏定义如下：
　　typedef char* va_list;  /*可以理解为int main(int argc,char *argv[])中的argv数组*/
　　void va_start ( va_list ap, prev_param ); /* ANSI version */
　　type va_arg ( va_list ap, type ); /*获取最前面的一个参数,需要指定参数类型*/
　　void va_end ( va_list ap ); /*实际是将va_list置空*/
　　其中，va_list 是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。

　　支持可变参数函数的所有宏都定义在stdarg.h 和 varargs.h中。例如标准ANSI形式下，这些宏的定义是：

　　typedef char * va_list; //字符串指针

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

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

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

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

　　使用宏_INTSIZEOF是为了按照整数字节对齐指针，因为c调用协议下面，参数入栈都是整数字节（指针或者值）。

<Step 1> 在调用参数表之前，应该定义一个 va_list 类型的变量，以供后用(下面假设这个 va_list 类型变量被定义为ap)；
<Step 2> 然后应该对 ap 进行初始化，让它指向可变参数表里面的第一个参数，这是通过 va_start 来实现的，第一个参数是 ap 本身，第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量；
<Step 3> 然后是获取参数，调用 va_arg，它的第一个参数是 ap，第二个参数是要获取的参数的指定类型，然后返回这个指定类型的值，并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置；
<Step 4> 获取所有的参数之后，我们有必要将这个 ap 指针关掉，以免发生危险，方法是调用 va_end，他是输入的参数 ap 置为 NULL，应该养成获取完参数表之后关闭指针的习惯

例如开始的例子 int max(int n, ...); 其函数内部应该如此实现：
int max(int n, ...) {                   // 定参 n 表示后面变参数量，定界用，输入时切勿搞错
  va_list ap;                            // 定义一个 va_list 指针来访问参数表
  va_start(ap, n);                       // 初始化 ap，让它指向第一个变参
  int maximum = -0x7FFFFFFF;            // 这是一个最小的整数
  int temp;
  for(int i = 0; i < n; i++) {
    temp = va_arg(ap, int);             // 获取一个 int 型参数，必须要指定类型,否则会出错,并且 ap 指向下一个参数
    if(maximum < temp) maximum = temp;
  }
  va_end(ap);                            // 善后工作，关闭 ap,释放va_list
  return max;
}
// 在主函数中测试 max 函数的行为(C++ 格式)
int main() {
  cout << max(3, 10, 20, 30) << endl;
  cout << max(6, 20, 40, 10, 50, 30, 40) << endl;
}

可变参数函数在不同的系统下，采用不同的形式定义。

　　用ANSI标准形式时，参数个数可变的函数的原型声明是：

　　type funcname(type para1, type para2, …);

关于这个定义，有三点需要说明：

一般来说，这种形式至少需要一个普通的形式参数，可变参数就是通过三个’.'来定义的。所以”…”不表示省略，而是函数原型的一部分。type是函数返回值和形式参数的类型。 例如：

　　int MyPrintf(char const* fmt, …);

但是，我们也可以这样定义函数：

　　void MyFunc(…);

但是，这样的话，我们就无法使用函数的参数了，因为无法通过上面所讲的宏来提取每个参数。所以除非你的函数代码中的确没有用到参数表中的任何参数，否则必须在参数表中使用至少一个普通参数。

注意，可变参数只能位于函数参数表的最后。不能这样：

void MyFunc(…, int i);

　　基本用法阐述至此，可以看到，这个方法存在两处极严重的漏洞：其一，输入参数的类型随意性，使得参数很容易以一个不正确的类型获取一个值(譬如输入一个float，却以int型去获取他)，这样做会出现莫名其妙的运行结果；其二，变参表的大小并不能在运行时获取，这样就存在一个访问越界的可能性，导致后果严重的 RUNTIME ERROR。作为建议，在 C++ 环境中尽量不要使用这种方法，如有需要，尽量先考虑使用类或者重载来代替，这样可以很好地弥补这种方法的漏洞。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdarg.h>
#include <stdlib.h>

/* 函数原型声明，至少需要一个确定的参数，注意括号内的省略号 */
int demo(char *,...);

void main(void)
{
    demo("DEMO", "This", "is", "a", "demo", "");
}

int demo(char *msg,...)
{
    va_list argp; /* 定义保存函数参数的结构 */
    int argno = 0; /* 纪录参数个数 */
    char *para; /* 存放取出的字符串参数 */

    // 使用宏va_start, 使argp指向传入的第一个可选参数，
    // 注意 msg是参数表中最后一个确定的参数，并非参数表中第一个参数
    va_start(argp, msg);

    while (1)
    {
        //取出当前的参数，类型为char *
        //如果不给出正确的类型，将得到错误的参数
        para = va_arg(argp, char *);

        if (strcmp(para, "") == 0) /* 采用空串指示参数输入结束 */
            break;
        printf("参数 #%d是: %s
", argno, para);
        argno++;//注意：栈底在高地址，栈顶在低地址，所以这里是++
    }
    va_end(argp); /* 将argp置为NULL */

    system("pause");
    return 0;
}

以上内容转载至牛人博客:http://foggy-elves.blog.sohu.com/