va_list/va_start/va_arg/va_end深入分析

beachboyy發表於2015-03-18

va_list/va_start/va_arg/va_end這幾個巨集，都是用於函式的可變引數的。

我們來看看在vs2008中，它們是怎麼定義的：

   1:  ///stdarg.h
   2:  #define va_start _crt_va_start
   3:  #define va_arg _crt_va_arg
   4:  #define va_end _crt_va_end
   5:   
   6:  ///vadefs.h
   7:  #define _ADDRESSOF(v)   ( &reinterpret_cast<const char &>(v) )
   8:  typedef char *  va_list;
   9:  #define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
  10:  #define _crt_va_start(ap,v)  ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
  11:  #define _crt_va_arg(ap,t)    ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
  12:  #define _crt_va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )
 
再看看各個巨集的功能是什麼？
  • va_list用於宣告一個變數，我們知道函式的可變引數列表其實就是一個字串，所以va_list才被宣告為字元型指標，這個型別用於宣告一個指向引數列表的字元型指標變數，例如：va_list ap;//ap:arguement pointer
  • va_start(ap,v),它的第一個引數是指向可變引數字串的變數，第二個引數是可變引數函式的第一個引數，通常用於指定可變引數列表中引數的個數。
  • va_arg(ap,t),它的第一個引數指向可變引數字串的變數，第二個引數是可變引數的型別。
  • va_end(ap) 用於將存放可變引數字串的變數清空（賦值為NULL).

我們看一段具有可變引數列表的函式來求陣列和的程式碼：

   1:  /*
   2:  *
   3:  *功能： 巨集va_arg()用於給函式傳遞可變長度的引數列表。 
   4:  *首先，必須呼叫va_start() 傳遞有效的引數列表va_list和函式強制的第一個引數。第一個引數代表將要傳遞的引數的個數。 
   5:  *其次，呼叫va_arg()傳遞引數列表va_list 和將被返回的引數的型別。va_arg()的返回值是當前的引數。 
   6:  *再次，對所有的引數重複呼叫va_arg() 
   7:  *最後，呼叫va_end()傳遞va_list對完成後的清除是必須的。 
   8:  *
   9:  *時間：2011年8月17日22:34:04
  10:  *作者：張超
  11:  *Email:uestczhangchao@gmail.com
  12:  *
  13:  */
  14:   
  15:   
  16:  #include "X:\程式設計練習\C-C++\global.h"
  17:   
  18:  #if va_arg==stdon
  19:  #include <stdio.h>
  20:  #include <stdarg.h>
  21:  #include <stdlib.h>
  22:   
  23:  //第一個引數指定了引數的個數
  24:  int sum(int number,...)
  25:  {
  26:      va_list vaptr;
  27:      int i;
  28:      int sum = 0;
  29:      va_start(vaptr,number);
  30:      for(i=0; i<number;i++)
  31:      {
  32:          sum += va_arg(vaptr,int);
  33:      }
  34:      va_end(vaptr);
  35:      return sum;
  36:  }
  37:   
  38:   
  39:  int main()
  40:  {
  41:      printf("%d\n",sum(4,4,3,2,1));
  42:      system("pause");
  43:      return 0;
  44:  }
  45:   
  46:  #endif

 

  • va_start的功能是要把，ap指標指向可變引數的第一個引數位置處，

    #define _crt_va_start(ap,v) ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )

   先取第一個引數的地址，在sum函式中就是取number的地址並且將其轉化為char *的(因為char *的指標進行加減運算後，偏移的位元組數才與加的數字相同, 如果為int *p,那麼p+1實際上將p移動了4個位元組)，然後加上4(__INITSIZEOF(number)=(4+3)&~3)，這樣就將ap指向了可變引數字串的第一個引數。

 

  #define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

 

  • 以int所佔的位元組為標準進行對其操作。
  • 如果int佔四位元組，則以四位元組對齊為標準讀取資料。


    
  • va_arg是要從ap中取下一個引數。

 

       #define _crt_va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )

 

對於這個巨集，哥糾結了很久，最後終於搞清楚了，究其原因就是自己C語言功底不紮實，具體表現在沒有搞清楚賦值表示式的值是怎麼運作的。
我們看這個巨集,首先是ap = ap + __INTSIZEOF(t)。注意到，此時ap已經被改變了，它已經指向了下一個引數，我們令x=ap + __INTSIZEOF(t);
那麼括號內就變成了(x – __INTSIZEOF(t))，但是這裡沒有賦值運算子，所以ap的值沒有發生變化，此時ap仍然指向的是當前引數的下一個引數的位置，
也就是說ap指向的位置比當前正在處理的位置超前了一個位置。
其實寫成下面的形式就簡單明瞭了:

    #define   va_arg(ap,t)   (*(t   *)((ap   +=   _INTSIZEOF(t)),   ap   -   _INTSIZEOF(t))   )

 
分析：為什麼要將ap指向當前處理引數的下一個引數了？
經過上面的分析，我們知道va_start(ap,v）已經將ap指向了可變引數列表的第一個引數了，以後我們每一步操作都需要將ap移動到下一個
引數的位置，由於我們每次使用可變引數的順序是:va_start(ap,v)—>va_arg(ap,t)；這樣我們在第一次去引數的時候，其實ap已經指向了
第二個引數開始的位置，所以我們用表示式的方式獲得一個指向第一個引數的臨時指標，這樣我們就可以採用這種一致的方式來處理可變引數列表。
（感覺沒表達的十分清楚，希望各位朋友糾正~~~~~~）。
下圖是我的例子程式中去引數的情況（時間倉促，畫得很醜，請原諒）：
 
 
 
  • va_end(ap)  將宣告的ap指標置為空，因為指標使用後最後設定為空。
 
參考資料：
  1. http://topic.csdn.net/u/20110830/15/a3630fc4-3c5f-4a1e-bbee-949ba7b4cbe0.html
  2. http://topic.csdn.net/u/20070120/12/e8b7363b-6404-4d91-9307-01e5ed996f3d.html

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