C语言的本质（18）——函数的可变参数

Posted 2022-12-12 尹成

一般而言，在设计函数时会遇到许多数学和逻辑操作，是需要一些可变功能。例如，计算数字串的总和、字符串的联接或其它操作过程。

实现一个函数，要求在函数中计算传入的所有参数之和，并输出到屏幕上。这个函数实现起来并不困难，问题在于这个函数的参数个数是不确定的：假设这个函数的名字是sum_n，那么程序员既可以调用sum_n(1, 2)来计算两个数的和，又可以调用sum_n(2, 3, 4)来计算三个数的和，还可以调用sum_n(1, 5, 8, 9)来计算四个数的和。

要实现这个函数，显然不能为不同数量的参数实现不同的函数——这些函数完成的功能完全相同，只是提供的参数不同而已，都实现一遍太浪费时间了。这时就需要创建参数个数不确定的函数来解决这个问题。

 

在C语言中允许定义一个具有不确定个数参数的函数，这种情形被称为可变参数，也叫不定参数。带有可变参数的函数的声明方式如下：

返回值类型函数名(形式参数列表, ...)

与固定参数的函数相比，可变参数的函数在声明时只要在形参列表的最后提供额外的三个“.”即可。可变参数的函数仍然可以有个数确定的固定参数，固定参数之后则是个数可变的可选参数。

下面就是带有一个固定参数和可选参数的函数声明：

int func_a(int x, …)

下面则是一个带有两个固定参数和可选参数的函数声明：

int func_b(char a, double b, …)

完成了可变参数函数的声明，下面来看看如何在对应的函数中得到传递进来的实际参数——肯定不能靠省略号“…”来访问可选参数。

要处理可变参数，需要用C到标准库的va_list类型和va_start、va_arg、va_end宏，这些定义在stdarg.h头文件中。

首先需要使用va_list定义一个变量，这个变量将被用来存储指向不同可变参数的指针。有关指针的概念将在“指针”一章中详述，这里大家只要了解如何使用即可。下面的语句定义了一个名为argPtr的可变参数指针。

va_list argPtr;

刚刚定义的argPtr没有任何意义，因为还没有进行初始化。宏va_start用来初始化argPtr，得到的是第一个可变参数的地址。

va_start(argPtr, <最后一个固定参数>);

例如对于下面的函数声明

int func_b(char a, double b, …)

应当使用

va_start(argPtr, b);

对argPtr进行初始化。初始化后，argPtr指向第一个可变参数（注意不是指向最后一个固定参数）。

宏va_arg可以返回argPtr当前指向的可变参数的值，同时修改argPtr，使其指向下一个可变参数。调用va_arg时还要指定当前参数的类型。

下面的语句将取得argPtr指向的可变参数（类型为double）放到变量val中，并将argPtr指向下一个可变参数的位置：

double val = va_arg(argPtr, double);

最后需要调用va_end使argPtr无效：

va_end(argPtr);

注意：宏va_start和宏va_end需要成对出现。

回到开头sum_n的例子上。要计算不确定个数的参数之和，函数sum_n有下面两种实现思路：

1. 将要相加的所有数直接放在参数中，最后使用一个特殊值来标记参数列表的结束，这个值被称为结束符。例如选择-1作为结束符，可以像下面这样调用函数sum_n：

sum_n(1, 2, 3, 5, 10, 28, 4, -1);

这种方法的问题在于要相加的数中不能有被选为结束符的那个数（例如-1），否则在函数sum_n遍历参数列表时，遇到第一个-1就认为参数列表结束了。

2. 首先传递一个数标明这次调用时一共有几个数需要相加，然后才是所有要想加的数。这样的好处是无需使用特殊的结束符。例如在计算1+2+4时，可以像下面这样调用

sum_n：
sum_n(3 /* 一共三个数 */, 1, 2, 4);

这里选择第二种方式来实现函数sum_n。

任意个数的参数相加的实现：

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
/* 至少应该有一个数来相加，first 代表第一个要相加的数 */
void sum_n(int count, int first, ...)

         inti;
         intsum;
         va_listargPtr;
         /*检查 count 是否合理 */
                   if(count< 1)
                   
                            printf("参数个数不合理！\\n");
                            return;
                   
                   /*初始化 sum */
                   sum= first;
                   /*初始化 argPtr */
                   va_start(argPtr,first);
                   /*由于第一个数已经在 sum 中了，所以 i 从 1 开始计数 */
                   for(i= 1; i < count; ++i)
                   
                            intval = va_arg(argPtr, int);
                            sum+= val;
                   
                   va_end(argPtr);
                   printf("%d个数的和为 %d。\\n", count, sum);
         
         intmain()
         
                   sum_n(1,1);
                  sum_n(2, 3, 4);
                   sum_n(6,200, 1, 2, 3, 4 ,5);
                   sum_n(0,1, 2, 3);
         

使用可变参数时需要注意：

使用可变参数的函数必须至少有一个固定参数，定义可变参数的函数时，固定参数必须位于可选参数之前；开发者需要自己确定可选参数的类型；开发者需要自己确定可选参数的数量（例如将可选参数的数量当作一个固定参数传到函数中）。

C语言规定至少要定义一个有名字的参数，因为va_start宏要用到参数列表中最后一个有名字的参数，从它的地址开始找可变参数的位置。实现者应该在文档中说明参数列表必须以NULL结尾，如果调用者不遵守这个约定，实现者是没有办法避免错误的。

另外va_arg(argp, type)宏中不支持的类型有：

•  char、signed char、unsigned char
•  short、unsigned short
•  signed short、short int、signed short int、unsigned short int
•  float

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，这样写肯定是错误的：

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。所以应该写成：
c = va_arg(ap,int);