C语言里的可变参数
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作者：清林，博客名： 飞 空静渡
在 c 语言中有一种函数，它可以有可变参数，即是说它的参数的个数是不确定的。一个最典型的函数就是 printf 函数。其实我们自己也可以定义我们的可变参数的函数。
在 udev 的源代码里，我们也可以看到有可变参数的应用，在 libudev.c 源文件中有以下代码。
void udev_log(struct udev *udev, int priority, const char *file, int line, const char *fn, const char *format, ...) { va_list args; va_start(args, format); udev->log_fn(udev, priority, file, line, fn, format, args); va_end(args); }
这是一个写 log 的函数，其中就用到了可变参数。
下面我们就来说一下可变参数的用法。
先看下使用可变参数都有哪几个宏。
在 c89 中定义的有 va_start(), va_arg(), 和 va_end() 这三个宏，在 c99 中又增加了一 va_copy() 的宏。
在上面的代码中，我们已经看到了这几个洪的使用，下面我将用一个官方的例子来说明这几个宏的使用。下面是一个官方的例子代码：
#include <stdio.h> #include <stdarg.h> void foo(char *fmt, ...) { va_list ap; int d; char c, *s; va_start(ap, fmt); while (*fmt) switch (*fmt++) { case 's': /* string */ s = va_arg(ap, char *); printf("string %s/n", s); break; case 'd': /* int */ d = va_arg(ap, int); printf("int %d/n", d); break; case 'c': /* char */ /* need a cast here since va_arg only takes fully promoted types */ c = (char) va_arg(ap, int); printf("char %c/n", c); break; } va_end(ap); }
下面我将一个一个的说明。
首先，看一下这几个宏的用法 :
void va_start(va_list ap, last);
type va_arg(va_list ap, type);
void va_end(va_list ap);
void va_copy(va_list dest, va_list src);
我们在使用任何的可变参数时，都必须先声明一个 va_list 变量，而且是在 va_start 之前声明，如上面的 va_list ap 。在声明完这个变量后就可以使用这几个宏了。
void va_start(va_list ap, last);
va_start 用来初始化我们刚才声明的 ap 变量， last 就是我们的可变参数的前一个参数，如上面的代码中的 va_start(ap, fmt) ， fmt 就是我们可变参数 ... 前的参数。在调用 va_start 初始化 ap 后，我们才可以使用 va_arg 和 va_end 这两个宏。 在使用 va_start 后 ap 会指向我们参数栈中的可变参数中的第一个参数（我们的函数的参数是放在栈里的，后面用图详细说明）。
type va_arg(va_list ap, type);
va_arg 的作用是取可变参数里的一个参数。 ap 是我们 va_start 中初始化中的 ap ， tyep 是由我们自己指定的一个类型，在调用 va_arg 后，会返回可变参数中的一个参数，并会使 ap 指向下一个参数。我们来看下上面的代码：
while (*fmt) switch (*fmt++) { case 's': /* string */ s = va_arg(ap, char *); printf("string %s/n", s); break; case 'd': /* int */ d = va_arg(ap, int); printf("int %d/n", d); break; case 'c': /* char */ /* need a cast here since va_arg only takes fully promoted types */ c = (char) va_arg(ap, int); printf("char %c/n", c); break; }
由上面的程序我们可以知道，如果 fmt 的值是 s 的话，那么它后面的第一个参数是一个字符串指针，我们将会取得这个字符串并赋给 s 变量并打印出来；如果 fmt 的值是 d 的话，那么它后面的第一个参数是一个整型值，我们就把这个值赋给变量 d 并打印出来等等。
我们可以看到， va_arg 的第二个参数的类型就返回值的类型，我们为什么要用这个参数呢？我们看下图 , 下图 foo 函数的栈结构。
假设我们的可变参数是 int n ， char c ；即我们的函数
void
foo(char *fmt, …)
是这样的
void
foo(char *fmt, int n, char c)
那么当我们使用 va_start(ap ， fmt) 时，我们的 ap 就指向 int n, 当我们调用 int n1=va_arg(ap, int) 时，我们的 n1 就等于 n ，而我们需要 int 这个参数是因为我们要知道 n 的大小，这样我们的 ap 就可以指向下一个产生 c 了，即在调用 va_arg(ap, int) 后， ap 指向 c 了，这样下次我们就可以方便的取 c 的值。如果 int n 的类型出错，例如我们这样 short s ＝ va_arg(ap, short) 或者根本没有 int n 这个参数，即后面已经没有参数了，而我们还调用 va_arg 来获取参数，那么我们就会得到一个不确定的错误的。
void va_end(va_list ap);
任何调用了 va_start 后，都必须要调用 va_end 来清除 ap （ ap 的内部实现为一个指针）。
需要注意的一点是 ,va_start 的宏的实现里带有 { 括号，而 va_end 的实现里带有 } 括号，所以这两个宏必须成对出现，而且只能出现在同一个函数里。
void va_copy(va_list dest, va_list src);
一般我们会这样赋值：
va_list aq = ap;
或者
va_list aq;
*aq = *ap;
我们看到我们前面的函数的参数是放在栈里的，但是有些系统的函数的参数是放在寄存器里的，因此 c99 就定义了这个 va_copy 。
va_list aq;
va_copy(aq, ap);
...
va_end(aq);
下面是详细说明的英文，大家参考看看（你可以在 linux 系统了的 man 3 stdarg 手册里看到）。
va_copy()
An obvious implementation would have a va_list be a pointer to the stack frame of the variadic function. In such a setup (by far the most common) there seems noth‐
ing against an assignment
va_list aq = ap;
Unfortunately, there are also systems that make it an array of pointers (of length 1), and there one needs
va_list aq;
*aq = *ap;
Finally, on systems where arguments are passed in registers, it may be necessary for va_start() to allocate memory, store the arguments there, and also an indication
of which argument is next, so that va_arg() can step through the list. Now va_end() can free the allocated memory again. To accommodate this situation, C99 adds a
macro va_copy(), so that the above assignment can be replaced by
va_list aq;
va_copy(aq, ap);
...
va_end(aq);
Each invocation of va_copy() must be matched by a corresponding invocation of va_end() in the same function. Some systems that do not supply va_copy() have
__va_copy instead, since that was the name used in the draft proposal.