C和Java中函数的可变参数列表

用MyEclipse编写我的实验系统时，遇到不知怎样确定参数个数的问题，由于这段时间用matlab的缘故，希望Java里也能找到使参数个数可变的方法，搜索了一下，找到一篇不错的文章，与大家分享一下。

原文地址：http://blog.csdn.net/daheiantian/article/details/6196946

       所谓“可变参数列表”就是指函数的形参的数目和类型是不确定的。printf函数就是一个可变参数的函数，第一个参数是格式化字符串，后面可以跟任意数目的参数。而我们平时使用的函数，其参数的数目和类型都是固定的，一旦声明，无法改变。

1. 先看一个问题

        计算一系列值的平均值，注意：这些值不是保存在数组中的，而是在参数中显示的传递。

常见的实现方式可能如下：

 /*
 参数：
     n_values    可变参数的个数
     v1, v2, v3, v4, v5     待计算平均数的参数
 返回值：
     返回n_values个参数的平均值
 */
 float average( int n_values, int v1, int v2, int v3, int v4, int v5 ){
     float sum =v1;
     if( n_values>=2 ){
         sum += v2;
     }else if( n_values>=3 ){
         sum += v3;
     }else if( n_values>=4 ){
         sum += v4;
     }else if( n_values>=5 ){
         sum += v5;
     }
     return sum/n_values;
 }

但是这种实现方式的缺点很明显：只能计算5个数的平均数，调用时加上n_values一共能且只能传递6个参数。

2. 在C中实现可变参数列表

        C语言中使用头文件stdarg.h来实现可变参数。stdarg.h属于标准库，其声明了一个类型va_list和三个宏（va_start、va_arg、va_end）。

具体的使用步骤如下：

1. 在函数声明中使用 省略号;  2. 在函数体中穿件一个va_list类型的变量；  3. 用宏va_start将该变量初始化为一个参数列表；  4. 用宏va_arg访问这个参数列表；  5. 用宏va_end完成清理工作；

         下面分别介绍它们的使用方法：

        2.1 在声明中使用省略号（就是3个句点）。  
              也就是说函数的声明要写成类似下面的形式：void(int n_values, …)。和普通函数一样，书写该函数的原型时，要和函数的定义保持一致，即也要使用省略号。

        2.2 声明一个va_list类型的变量。   
              声明方式为：va_list arg;  可以将这里的变量名称arg替换为其它名称。

        2.3 用宏va_start将该变量初始化为一个参数列表。作用是将调用时传递的参数列表复制到va_list变量中。  
              va_start需要两个参数：va_list类型变量的名称，省略号前最后一个命名参数。

        2.4 用宏va_arg访问这个参数列表。只能从前往后依次访问，即第一次调用返回参数列表的第一项，第二次调用返回第二项。  
              va_arg需要两个参数：va_list类型变量的名称，下一个变量的类型。

        2.5 用宏ar_end完成清理工作。例如：释放动态分配的用于存放可变参数的内存等。  
              va_end需要一个参数：va_list类型变量的名称。在调用va_end以后，只有通过va_start重新对列表进行初始化以后，才能继续使用变量arg。

3.用 可变参数列表 解决上面的均值问题

代码如下：

 /*
 参数：
     n_values    可变参数的个数
     ...     可变参数，需要导入头文件stdarg.h
 返回值：
     返回n_values个参数的平均值
 */
 float average2( int n_values, ... ){/* 在函数声明中使用 省略号 */
     va_list arg;    /* 声明va_list类型的变量 */
     int count;
     float sum = 0;

     /* 用宏va_start将该va_list类型变量初始化为一个参数列表 */
     va_start( arg, n_values );

     int temp;
     for( count=0; count<n_values; count++ ){
         /* 用宏va_arg依次访问这个参数列表*/
         temp = va_arg( arg, int );
         sum += temp;
     }
     /* 用宏va_end完成清理工作 */
     va_end( arg );

     return sum/n_values;
 }

4.注意事项：

        1. 在省略号之前必须有一个命名参数。 
            因为如果连一个命名参数都没有，那么无法使用va_start。其实在C的内部实现中，是通过在省略号之前、并且紧挨着省略号的该变量来确定 可变参数的开始位置，所以必须要有至少一个命名参数。

        2. 在省略号之后不能再有命名参数。 
            因为可变参数的长度可以变化，如果在省略号之后还有命名参数，那么编译器无法确定应该把这个命名参数当做可变参数，还是应该当做命名参数，会引起歧义。

        3. 无法直接获得可变参数列表中的参数的数量和类型。 
            如果需要获得参数的数量和类型，就必须使用其他标志。例如：在printf函数中，通过“格式化字符串”中的“格式化字符”（如%d）既指定了可变参数的数量，也指定了可变参数的类型。

        4. 不能在va_arg中指定错误的类型。 
            例如：上面的程序中，可变参数部分如果含有一个浮点数2.0，那么其结果是未定义的。 
            原因分析：值在计算机中都是以0和1来存储的，一个值的类型无法简单的通过它被存储的位模式来判断，而要看它被解释成为什么类型。例如：位模式0100 0000 0100 1000 1111 0101 1100 0011被解释成单精度浮点数float值为3.14，被解释成整数值为1 078 523 331。所以如果指定了错误的类型，那么结果可能会相差千里。

        5. 注意参数传递时的“缺省类型提升”。char、short、float类型的值将缺省提升为 int 和 double型。所以如果需要char、short和float类型时，在va_arg中需要使用int和double。原因与上一条注意事项（“不能在va_arg中指定错误的类型”）相同。

        6. 通过va_arg依次访问参数列表时，不能进行回退访问。 
            如果需要进行回退访问，可以使用宏va_copy，将va_list变量arg1拷贝成arg2，通过访问arg2来实现访问已经在arg1中已经访问过的参数。 
            例子代码如下：在下面这段代码中，虽然arg已经不能再访问前面两项，但是可以通过arg2中重新获取这两项。

 va_list arg;
 va_list arg2;
 va_start(ap, n_values);
 va_copy(arg2, arg);
 va_arg(arg, int);
 va_arg(arg, int);

5. 练习一下：

         题目：编写一个max_list的函数，检查任意数目的整形参数并返回它们中的最大值。参数列表以一个负值结尾，用来表示列表的结束。

        实现代码如下：

 #include
 #include
 #include    /* 可变长度参数需要 包含的头文件 */

 /*
 说明：
 本题目中没有表示长度的第一个参数，但是使用stdarg需要在列表前有一个参数。
     解决方法：将列表的第一个元素 作为使用stdarg需要的第一个参数。
               而且，由于列表以负数结尾，即如果第一个元素为负数时，表示列表中没有元素；
 */

 int max_list( int first, ... );

 int main(){
     /* 测试max_list函数 */
     int max = max_list(2, 4, 5, 6, 7, 1, -1);
     printf("%d   /n", max);

     max = max_list(-1);
     printf("%d   /n", max);

     max = max_list(2, -10);
     printf("%d   /n", max);

     getchar();
     return EXIT_SUCCESS;
 }
 int max_list( int first, ... ){
     va_list arg;
     int max; /* 用来保存结果 */
     /* first为负数时，说明列表为空，返回0 */
     if( first<0 ){
         return 0;
     }

     /* 用va_start初始化arg， 第一个参数为va_list的名字，第二个为省略号前的最后一个变量 */
     va_start( arg, first );

     /* 寻找最大数 */
     max = first;
     int temp = va_arg( arg, int );
     while( temp>=0 ){
         if( temp>max ){
             max = temp;
         }
         temp = va_arg(arg, int);
     }

     /* 结束时要调用va_end */
     va_end(arg);

     return max;
 }

6. java中的可变参数列表

6.1  格式

        Java中的可变参数列表使用起来比较简单。函数声明格式如下：

 methodName([argumentList], dataType...argumentName)

        argumentList：普通参数，可选； 
        dataType：数据类型或者类。调用该函数时，参数自动转换成dataType类型的数组； 
        ... ：Java的操作符，表示可以接收0到多个参数，注意必须是3个点； 
        argumentName——参数名。           注意，可变参数必须在最后。

6.2   注意事项

         1. 可变参数只能作为函数的最后一个参数，但其前面可以有也可以没有任何其他参数。即与C语言相比，可变参数之后一定不能有其他命名参数，但java中可变参数之前 有或者没有 其他命名参数都可以，但在C语言中可变参数之前必须至少有一个命名参数。 
             由于可变参数必须是最后一个参数，所以一个函数最多只能有一个可变参数。如果有两个，那么前面的那一个就不是最后一个参数，出现错误。

         2. Java的可变参数，实质上是一个数组。所以可以获得可变参数的长度和类型，并且可以执行回退访问。

6.3   使用举例

        下面是一个求和的函数。

 public class TestVariableArguments {
     public static void main(String[] args) {
         int temp;
         temp = add(1, 2, 3, 4, 5);
         System.out.println(temp);
     }
     public static int add( int ... args ){
         int sum = 0;
         for(int i=0; i<args.length; i++){
             sum +=args[i];
         }
         return sum;
     }
 }

参考资料：《C和指针》，《C primer plus》