可变长参数列表误区与陷阱——va_arg不可接受的类型

实现一个有可变长参数列表函数的时候，会使用到stdarg.h（这里不讨论varargs.h）中提供的宏。

例如，我们要实现一个简易的my_printf：
1. 它只返回void， 不记录输出的字符数目
2. 它只接受"%d"按整数输出、"%c"按字符输出、"%%"输出'%'本身
如下：

 

#include void my_printf(const char* fmt, ... ) { va_list ap; va_start(ap,fmt); /* 用最后一个具有参数的类型的参数去初始化ap */ for (;*fmt;++fmt) { /* 如果不是控制字符 */ if (*fmt!='%') { putchar(*fmt); /* 直接输出 */ continue; } /* 如果是控制字符，查看下一字符 */ ++fmt; if ('/0'==*fmt) /* 如果是结束符 */ { assert(0); /* 这是一个错误 */ break; } switch (*fmt) { case '%': /* 连续2个'%'输出1个'%' */ putchar('%'); break; case 'd': /* 按照int输出 */ { /* 下一个参数是int，取出 */ int i = va_arg(ap,int); printf("%d",i); } break; case 'c': /* 按照字符输出 */ { /** 但是，下一个参数是char吗*/ /* 可以这样取出吗？ */ char c = va_arg(ap,char); printf("%c",c); } break; } } va_end(ap); /* 释放ap—— 必须！ 见相关链接*/ }

 

这与《C++程序设计语言》中的一道练习题很类似。
——需要支持"%c"控制符

在《C++程序设计语言-题解》中，给出了一个答案（中文p65页）。
但是， 如同上面的代码一样 ，它们都是错误 的！

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简单的说，我们用va_arg (ap ,type )取出一个参数的时候，
type 绝 对不能为 以下类型：
——char 、signed char 、unsigned char
——short 、unsigned short
——signed short 、short int 、signed short int 、unsigned short int
——float


一个简单的理由是：
——调用者绝对不 会 向my_printf 传递 以上类型的实际参数 。


在C语言中，调用一个不带原型声明的函数时：
调用者会对每个 参数执行“默认实际参数提升 (default argument promotions )”。

同时，对可变长参数列表超出最后一个 有类型声明的形式参数 之后的每一个实际参数 ，也将执行上述提升工作。
提升工作如下：
——float类型的实际参数将提升到double
——char、short和相应的signed、unsigned类型的实际参数提升到int
——如果int不能存储原值，则提升到unsigned int

然后，调用者将提升后 的参数传递 给被调用者。
所以，my_printf是绝对无法接收到 上述类型的实际参数的。

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上面的代码的38与39行，应该改为：

int  c  =  va_arg (ap, int );
printf( " %c " ,c);

同理， 如果需要使用short和float， 也应该这样：

short  s  =  ( short )va_arg(ap, int );
float  f  =  ( float )va_arg(ap, double );

这也是printf族函数没有用于short和float的控制符的原因。

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附录：

在《C语言程序设计》对可变长参数列表的相关章节中，并没有提到这个陷阱。
但是有提到默认实际参数提升的规则：

在没有函数原型的情况下，char与short类型都将被转换为int类型，float类型将被转换为double类型。
                ——《C语言程序设计》第2版  2.7 类型转换 p36



在其他一些书籍中，也有提到这个规则：


事情很清楚，如果一个参数没有声明，编译器就没有信息去对它执行标准的类型检查和转换。
在这种情况下，一个char或short将作为int传递，float将作为double传递。
这些做未必是程序员所期望的。
脚注：这些都是由C语言继承来的标准提升。
对于由省略号表示的参数，其实际参数在传递之前总执行这些提升（如果它们属于需要提升的类型），将提升后的值传递给有关的函数。——译者注
                ——《C++程序设计语言》第3版-特别版 7.6 p138

…… float类型的参数会自动转换为double类型，short或char类型的参数会自动转换为int类型 ……
                ——《C陷阱与缺陷》 4.4 形参、实参与返回值 p73


这里有一个陷阱需要避免：
va_arg宏的第2个参数不能被指定为char 、short 或者float 类型。
因为char和short类型的参数会被转换为int类型，而float类型的参数会被转换为double类型 ……
例如，这样写肯定是不对 的：
c = va_arg(ap,char);
因为我们无法传递一个char类型参数，如果传递了，它将会被自动转化为int类型。上面的式子应该写成：
c = va_arg(ap,int);
                ——《C陷阱与缺陷》p164

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2009/05/07 修改：
printf函数族有用于short的控制符“h”。
见：http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdio/printf/

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相关链接：

——《可变长参数列表误区与陷阱——va_end是必须的吗？》
http://www.cppblog.com/ownwaterloo/archive/2009/04/21/is_va_end_necessary.html

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