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從printf談可變參數函數的實(shí)現

作者：戎亞新

摘要：一直以來(lái)都覺(jué)得printf似乎是c語(yǔ)言庫中功能最強大的函數之一，不僅因為它能格式化輸出，更在于它的參數個(gè)數沒(méi)有限制，要幾個(gè)就給幾個(gè)，來(lái)者不拒。printf這種對參數個(gè)數和參數類(lèi)型的強大適應性，讓人產(chǎn)生了對它進(jìn)行探索的濃厚興趣。

關(guān)鍵字：printf, 可變參數

1. 使用情形

int a =10;double b = 20.0;char *str = "Hello world";printf("begin print\n");printf("a=%d, b=%.3f, str=%s\n", a, b, str);...

2. printf 函數的實(shí)現

//acenv.htypedef char *va_list;#define  _AUPBND        (sizeof (acpi_native_int) - 1)#define  _ADNBND        (sizeof (acpi_native_int) - 1)                        #define _bnd(X, bnd)    (((sizeof (X)) + (bnd)) & (~(bnd)))#define va_arg(ap, T)   (*(T *)(((ap) += (_bnd (T, _AUPBND))) - (_bnd (T,_ADNBND))))#define va_end(ap)      (void) 0#define va_start(ap, A) (void) ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND))))//start.cstatic char sprint_buf[1024];int printf(char *fmt, ...){	va_list args;	int n;	va_start(args, fmt);	n = vsprintf(sprint_buf, fmt, args);	va_end(args);	write(stdout, sprint_buf, n);	return n;}//unistd.hstatic inline long write(int fd, const char *buf, off_t count){	return sys_write(fd, buf, count);}

　　從上面的代碼來(lái)看，printf似乎并不復雜，它通過(guò)一個(gè)宏va_start把所有的可變參數放到了由args指向的一塊內存中，然后再調用vsprintf. 真正的參數個(gè)數以及格式的確定是在vsprintf搞定的了。由于vsprintf的代碼比較復雜，也不是我們這里要討論的重點(diǎn)，所以下面就不再列出了。我們這里要討論的重點(diǎn)是va_start(ap, A)宏的實(shí)現，它對定位從參數A后面的參數有重大的制導意義?，F在把 #define va_start(ap, A) (void) ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND)))) 的含義解釋一下如下：

    va_start(ap, A)    {         char *ap =  ((char *)(&A)) + sizeof(A)并int類(lèi)型大小地址對齊    }

    void fun(double d,...)    {        va_list args;    	int n;    	va_start(args, d);    }

    char *args = (char *)&d + sizeof(double);

　　可變參數函數的實(shí)現與函數調用的棧結構有關(guān)，正常情況下c/c++的函數參數入棧規則為_(kāi)_stdcall, 它是從右到左的，即函數中的最右邊的參數最先入棧。對于函數

    void fun(int a, int b, int c)    {        int d;        ...    }

    0x1ffc-->d    0x2000-->a    0x2004-->b    0x2008-->c

    0x1ffc-->a  (4字節)    0x2000-->b  (4字節)    0x2004-->c  (8字節)    0x200c-->d  (4字節)

　　如果知道了參數a的地址，則要取后續參數的值則可以通過(guò)a的地址計算a后面參數的地址，然后取對應的值，而后面參數的個(gè)數可以直接由變量a指定，當然也可以像printf一樣根據第一個(gè)參數中的%模式個(gè)數來(lái)決定后續參數的個(gè)數和類(lèi)型。如果參數的個(gè)數由第一個(gè)參數a直接決定，則后續參數的類(lèi)型如果沒(méi)有變化并且是已知的，則我們可以這樣來(lái)取后續參數, 假定后續參數的類(lèi)型都是double;

void fun1(int num, ...){    double *p = (double *)((&num)+1);    double Param1 = *p;    double Param2 = *(p+1);    ...    double Paramn  *(p+num);}

i---ints---signed shortl---longc---char 

void printf(char *fmt, ...){    char s[80] = "";    int paramCount = strlen(fmt);    write(stdout, "paramCount = " , strlen(paramCount = ));    itoa(paramCount,s,10);    write(stdout, s, strlen(s));    char *p = (char *)(&fmt) + sizeof(char *);    int *pi = (int *)p;    for (int i=0; i<paramCount; i++)    {        char line[80] = "";        strcpy(line, "param");        itoa(i+1, s, 10);        strcat(line, s);        strcat(line, "=");        switch(fmt[i])        {            case 'i':            case 's':                itoa((*pi),s,10);                strcat(line, s);                pi++;                break;            case 'c':                {                    int len = strlen(line);                    line[len] = (char)(*pi);                    line[len+1] = '\0';                }                break;            case 'l':                ltoa((*(long *)pi),s,10);                strcat(line, s);                pi++;                break;            default:                break;        }    }}

int Max(int n, ...){    int *p = &n + 1;    int ret = *p;    for (int i=0; i<n; i++)    {        if (ret < *(p + i))            ret = *(p + i);    }    return ret;}

int m = Max(3, 45, 12, 56);int m = Max(1, 3);int m = Max(2, 23, 45);int first = 34, second = 45, third=5;int m = Max(5, first, second, third, 100, 4);

　　 對于可變參數函數的調用有一點(diǎn)需要注意，實(shí)際的可變參數的個(gè)數必須比前面模式指定的個(gè)數要多，或者不小于， 也即后續參數多一點(diǎn)不要緊，但不能少， 如果少了則會(huì )訪(fǎng)問(wèn)到函數參數以外的堆棧區域，這可能會(huì )把程序搞崩掉。前面模式的類(lèi)型和后面實(shí)際參數的類(lèi)型不匹配也有可能造成把程序搞崩潰，只要模式指定的數據長(cháng)度大于后續參數長(cháng)度，則這種情況就會(huì )發(fā)生。 如：

printf("%.3f, %.3f, %.6e", 1, 2, 3, 4);