C/C++中可變參數(shù)的用法詳細解析
可變參數(shù)即表示參數(shù)個數(shù)可以變化，可多可少，也表示參數(shù)的類型也可以變化，可以是int，double還可以是char*，類，結(jié)構(gòu)體等等。可變參數(shù)是實現(xiàn)printf()，sprintf()等函數(shù)的關(guān)鍵之處，也可以用可變參數(shù)來對任意數(shù)量的數(shù)據(jù)進行求和，求平均值帶來方便（不然就用數(shù)組或每種寫個重載）。在C#中有專門的關(guān)鍵字parame，但在C,C++并沒有類似的語法，不過幸好提供這方面的處理函數(shù)，本文將重點介紹如何使用這些函數(shù)。
第一步 可變參數(shù)表示
用三個點…來表示，查看printf()函數(shù)和scanf()函數(shù)的聲明：
int printf(const char *, ...);
int scanf(const char *, ...);
這三個點用在宏中就是變參宏（Variadic Macros），默認名稱為__VA_ARGS__。如：
#define WriteLine(...) { printf(__VA_ARGS__); putchar('\n');}
再WriteLine("MoreWindows");
考慮下printf()的返回值是表示輸出的字節(jié)數(shù)。將上面宏改成：
#define WriteLine (...) printf(__VA_ARGS__) + (putchar('\n') != EOF ? 1: 0);
這樣就可以得到WriteLine宏的返回值了，它將返回輸出的字節(jié)數(shù)，包括最后的’\n’。如下例所示i和j都將輸出12。
int i = WriteLine("MoreWindows");
WriteLine("%d", i);
int j = printf("%s\n", "MoreWindows");
WriteLine("%d", j);
第二步 如何處理va_list類型
函數(shù)內(nèi)部對可變參數(shù)都用va_list及與它相關(guān)的三個宏來處理，這是實現(xiàn)變參參數(shù)的關(guān)鍵之處。
在<stdarg.h>中可以找到va_list的定義：
typedef char * va_list;
再介紹與它關(guān)系密切的三個宏要介紹下：va_start()，va_end()和va_arg()。
同樣在<stdarg.h>中可以找到這三個宏的定義：
#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
其中用到的_INTSIZEOF宏定義如下：
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
來分析這四個宏：
va_end(ap)這個最簡單，就是將指針置成NULL。
va_start(ap,v)中ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v)先是取v的地址，再加上_INTSIZEOF(v)。_INTSIZEOF(v)就有點小復(fù)雜了。( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )全是位操作，看起來有點麻煩，其實不然，非常簡單的，就是取整到sizeof(int)。比如sizeof(int)為4，1,2,3,4就取4，5,6,7,8就取8。對x向n取整用C語言的算術(shù)表達就是((x+n-1)/n)*n，當n為2的冪時可以將最后二步運算換成位操作——將最低 n - 1個二進制位清 0就可以了。
va_arg(ap,t)就是從ap中取出類型為t的數(shù)據(jù)，并將指針相應(yīng)后移。如va_arg(ap, int)就表示取出一個int數(shù)據(jù)并將指針向移四個字節(jié)。
因此在函數(shù)中先用va_start()得到變參的起始地址，再用va_arg()一個一個取值，最后再用va_end()收尾就可以解析可變參數(shù)了。
第三步 vfprintf()函數(shù)和vsprintf()函數(shù)
vfprintf()這個函數(shù)很重要，光從名字上看就知道它與經(jīng)常使用的printf()函數(shù)有很大的關(guān)聯(lián)。它有多個重載版本，這里講解最常用的一種：
函數(shù)原型
int vfprintf(
FILE *stream,
const char *format,
va_list argptr
);
第一個參數(shù)為一個FILE指針。FILE結(jié)構(gòu)在C語言的讀寫文件必不可少。要對屏幕輸出傳入stdout。
第二個參數(shù)指定輸出的格式。
第三個參數(shù)是va_list類型，這個少見，但其實就是一個char*表示可變參參數(shù)的起始地址。
返回值：成功返回輸出的字節(jié)數(shù)（不包括最后的’\0’），失敗返回-1。
vsprintf()與上面函數(shù)類似，就只列出函數(shù)原型了：
int vsprintf(
char *buffer,
const char *format,
va_list argptr
);
還有一個int _vscprintf(const char *format, va_list argptr );可以用來計算vsprintf()函數(shù)中的buffer字符串要多少字節(jié)的空間。
代碼范例
下面就給出了自己實現(xiàn)的printf()函數(shù)(注1)與WriteLine()函數(shù)
int Printf(char *pszFormat, ...)
{
va_list pArgList;
va_start(pArgList, pszFormat);
int nByteWrite = vfprintf(stdout, pszFormat, pArgList);
va_end(pArgList);
return nByteWrite;
}
int WriteLine(char *pszFormat, ...)
{
va_list pArgList;
va_start(pArgList, pszFormat);
int nByteWrite = vfprintf(stdout, pszFormat, pArgList);
if (nByteWrite != -1)
putchar('\n'); //注2
va_end(pArgList);
return (nByteWrite == -1 ? -1 : nByteWrite + 1);
}
調(diào)用與printf()函數(shù)相同。
再給出一個用可變參數(shù)來求和，遺憾的在C,C++中無法確定傳入的可變參數(shù)的個數(shù)（printf()中是通過掃描'%'個數(shù)來確實參數(shù)的個數(shù)的），因此要么就要指定個數(shù)，要么在參數(shù)的最后要設(shè)置哨兵數(shù)值：
設(shè)置哨兵數(shù)值：
const int GUARDNUMBER = 0; //哨兵標識
//變參參數(shù)的個數(shù)無法確定，在printf()中是通過掃描'%'個數(shù)，在這通過設(shè)置哨兵標識來確定變參參數(shù)的終止
int MySum(int i, ...)
{
int sum = i;
va_list argptr;
va_start(argptr, i);
while ((i = va_arg(argptr, int)) != GUARDNUMBER)
sum += i;
va_end(argptr);
return sum;
}
可以這樣的調(diào)用： printf("%d\n", MySum(1, 3, 5, 7, 9, 0));
但不可以直接傳入一個0： printf("%d\n", MySum(0)); //error
指定個數(shù)：
int MySum(int nCount, ...)
{
if (nCount <= 0)
return 0;
int sum = 0;
va_list argptr;
va_start(argptr, nCount);
for (int i = 0; i < nCount; i++)
sum += va_arg(argptr, int);
va_end(argptr);
return sum;
}
調(diào)用時第一個參數(shù)表示后面參數(shù)的個數(shù)如：
printf("%d\n", MySum(5, 1, 3, 5, 7, 9));
printf("%d\n", MySum(0));
代碼所用的頭文件：
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
可變參數(shù)的使用方法遠遠不止上述幾種，不過在C,C++中使用可變參數(shù)時要小心，在使用printf()等函數(shù)時傳入的參數(shù)個數(shù)一定不能比前面的格式化字符串中的’%’符號個數(shù)少，否則會產(chǎn)生訪問越界，運氣不好的話還會導(dǎo)致程序崩潰。
可變參數(shù)的原形理涉及到調(diào)用函數(shù)時參數(shù)的入棧問題，這個下次再開一篇進行專門的探討。
注1．網(wǎng)上有不用vfprintf()自己解析參數(shù)來實現(xiàn)printf()的，但很少能將功能做到與printf()相近（實際上能完全熟悉printf()的人已經(jīng)就不多，不信的話可以先看看《C陷阱與缺陷》了解printf()很多不太常用的參數(shù)，再去Microsoft Visual Studio\VC98\CRT\SRC中查看OUTPUT.C對printf()的實現(xiàn)）。
注2．如果輸出單個字符 putchar(ch)會比printf(“%c”, ch)效率高的多。在字符串不長的情況下，多次調(diào)用putchar()也會比調(diào)用printf(“%s\n”, szStr);的效率高。在函數(shù)大量調(diào)用時非常明顯。
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