函数栈帧与可变参数列表 p1可变参数列表(完结)（ C语言从入门到入土（进阶篇）

Posted 2022-01-24 原来45

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可变参数列表

1. 求两个数据中的最大值

2. 如果将参数改成char类型，求char类型变量中的最大值，代码会有问题吗？

3. 结果并未受影响，可是，我们解析的时候，是按照va_arg(arg, int)来解析的，这是为什么?

4. 注意事项

5. 原理

6. 先看看这几个宏的含义

7. 原理图

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本章节文章是作者通过观看《C语言深度剖析》等各种资料总结的精华，基础部分省略了不少，是为了让大家能够更加深入了解C语言的魅力！因为为了避免与之前的文章发生赘述，所以就直接讲作者认为的精华部分哈！现在正文开始! 

谁都不能阻挡你成为更优秀的人。  

在这里《C语言深度剖析》就结束了哈，作者后面可能会把前面的各个文章再总结一下，让大家更好地去查阅，接下来就慢慢踏入数据结构了哈！作者也期待很久了，让我们一起进步哈！ 

可变参数列表

1. 求两个数据中的最大值

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int FindMax(int x, int y)

        if (x > y)
        return x;
    
        return y;

int main()

        int x = 0;
        int y = 0;
        printf("Please Eneter Two Data# ");
        scanf("%d %d", &x, &y);
        int max = FindMax(x, y);
        printf("max = %d\\n", max);
        system("pause");
        return 0;

求任意多个数据中的最大值 ( 至少一个 ) ，要求不能使用数组

因为目前参数个数不确定，那么函数编写的时候，参数个数也无法确定，换句话说，函数也就没法编写

不过， C 提供了满足该场景的解决方案：可变参数列表

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//num:表示传入参数的个数
int FindMax(int num, ...)

        va_list arg; //定义可以访问可变参数部分的变量，其实是一个char*类型
        va_start(arg, num); //使arg指向可变参数部分
        int max = va_arg(arg, int); //根据类型，获取可变参数列表中的第一个数据
        for (int i = 0; i < num - 1; i++)//获取并比较其他的
        int curr = va_arg(arg, int);
        if (max < curr)
        max = curr;
        

        va_end(arg); //arg使用完毕，收尾工作。本质就是讲arg指向NULL
        return max;

int main()

        int max = FindMax(5,11,22,33,44,55);
        printf("max = %d\\n", max);
        system("pause");
        return 0;

1. 如果将参数改成char类型，求char类型变量中的最大值，代码会有问题吗？

#include <stdio.h>

#include <windows.h>

//num: 表示传入参数的个数

int FindMax ( int num , ...)

        va_list arg ; // 定义可以访问可变参数部分的变量，其实是一个 char* 类型

        va_start ( arg , num ); // 使 arg 指向可变参数部分

        int max = va_arg ( arg , int ); // 根据类型，获取可变参数列表中的第一个数据

        for ( int i = 0 ; i < num - 1 ; i ++ ) // 获取并比较其他的

        int curr = va_arg ( arg , int );

        if ( max < curr )

        max = curr ;

                

        

        va_end ( arg ); //arg 使用完毕，收尾工作。本质就是讲 arg 指向 NULL

        return max ;

int main ()

        char a = '1' ; //ascii 值 : 49

        char b = '2' ; //ascii 值 : 50

        char c = '3' ; //ascii 值 : 51

        char d = '4' ; //ascii 值 : 52

        char e = '5' ; //ascii 值 : 53

        int max = FindMax ( 5 , a , b , c , d , e );

        printf ( "max = %d\\n" , max );

        system ( "pause" );

        return 0 ;

2. 结果并未受影响，可是，我们解析的时候，是按照va_arg(arg, int)来解析的，这是为什么?

通过查看汇编，我们看到，在可变参数场景下：

1. 实际传入的参数如果是char，short，float，编译器在编译的时候，会自动进行提升（通过查看汇编，我们都能看到）

2. 函数内部使用的时候，根据类型提取数据，更多的是通过int或者double来进行

 

2. 注意事项

1.可变参数必须从头到尾逐个访问。如果你在访问了几个可变参数之后想半途终止，这是可以的，但是，如果你想一开始就访问参数列表中间的参数，那是不行的。

2.参数列表中至少有一个命名参数。如果连一个命名参数都没有，就无法使用 va_start 。

3.这些宏是无法直接判断实际存在参数的数量。

4.这些宏无法判断每个参数的是类型。

5.如果在 va_arg 中指定了错误的类型，那么其后果是不可预测的。

3. 原理

1. 可变参数列表对应的函数，最终调用也是函数调用，也要形成栈帧

2. 栈帧形成前，临时变量是要先入栈的，根据之前所学，参数之间位置关系是固定的

3. 通过上面汇编的学习，发现了短整型在可变参数部分，会默认进行整形提升，那么函数内部在提取该数据的时候，就要考虑提升之后的值，如果不加考虑，获取数据可能会报错或者结果不正确

4. 先看看这几个宏的含义

//va_list其实就是char*类型，方便后续按照字节进行指针移动

typedef char * va_list;

#define va_start _crt_va_start

#define va_arg _crt_va_arg

#define va_end _crt_va_end

//这个宏特别好理解，结合栈帧中临时参数的压入位置

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

//这个设计特别巧妙，先让ap指向下个元素，然后使用相对位置-偏移量，访问当前元素。

//访问了当前数据的同时，还让ap指向了后续元素，一举两得。

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

//这个宏特别好理解，将ap指针设置为NULL

#define _crt_va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )

//取参数的地址，也很好理解

#define _ADDRESSOF(v) ( &(v) )

//难点是这个，不太好理解

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

前提：

为了后面方便表述，我们假设sizeof(n)的值是n（char 1，short 2, int 4）

我们在32位平台，vs2013下测试，sizeof(int)大小是4，其他情况我们不考虑

_INTSIZEOF(n)的意思：计算一个最小数字x，满足 x>=n && x%4==0，其实就是一种4字节对齐的方式是什么：

比如n是：1,2,3,4 对n进行向 sizeof(int) 的最小整数倍取整的问题 就是 4

比如n是：5,6,7,8 对n进行向 sizeof(int) 的最小整数倍取整的问题 就是 8

为什么：要有这个4字节对齐：

结合之前栈帧的学习和上面代码的测试结果

怎么办到的：

第一步理解：4的倍数

既然是4的最小整数倍取整，那么本质是：x=4*m，m是具体几倍。对7来讲，m就是2，对齐的结果就是8

而m具体是多少，取决于n是多少

如果n能整除4，那么m就是n/4

如果n不能整除4，那么m就是n/4+1

上面是两种情况，如何合并成为一种写法呢？

常见做法是 ( n+sizeof(int)-1) )/sizeof(int) -> (n+4-1)/4

如果n能整除4，那么m就是(n+4-1)/4->(n+3)/4, +3的值无意义，会因取整自动消除，等价于 n/4

如果n不能整除4，那么n=最大能整除4部分+r,1<=r<4 那么m就是 (n+4-1)/4->(能整除4部分+r+3)/4,其中

4<=r+3<7 -> 能整除4部分/4 + (r+3)/4 -> n/4+1

第二步理解：最小4字节对齐数

搞清楚了满足条件最小是几倍问题，那么，计算一个最小数字x，满足 x>=n && x%4==0，就变成了

((n+sizeof(int)-1)/sizeof(int))[最小几倍] * sizeof(int)[单位大小] -> ((n+4-1)/4)*4

这样就能求出来4字节对齐的数据了，其实上面的写法，在功能上，已经和源代码中的宏等价了。

第三步理解：理解源代码中的宏

拿出简洁写法：（(n+4-1)/4）* 4，设w=n+4-1, 那么表达式可以变化成为 (w/4)*4,而4就是2^2,w/4,不就相当于右移两位吗？，再次*4不就相当左移两位吗？先右移两位，在左移两位，最终结果就是，最后2个比特位被清空为0！

需要这么费劲吗？

w & ~3 不香吗？

所以，简洁版：(n+4-1) & ~(4-1)

原码版：( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )，无需先/,再*

5 . 原理图

#include <stdio.h>

#include <windows.h>

//num: 表示传入参数的个数

int FindMax ( int num , ...)

        va_list arg ; // 定义可以访问可变参数部分的变量，其实是一个 char* 类型

        va_start ( arg , num ); // 使 arg 指向可变参数部分

        int max = va_arg ( arg , int ); // 根据类型，获取可变参数列表中的第一个数据

        for ( int i = 0 ; i < num - 1 ; i ++ ) // 获取并比较其他的

        int curr = va_arg ( arg , int );

        if ( max < curr )

        max = curr ;

        

        va_end ( arg ); //arg 使用完毕，收尾工作。本质就是讲 arg 指向 NULL

        return max ;

int main ()

        //为了方便查看，我们参数换成直观的参数

        int max = FindMax ( 5 , 0x11 , 0x22 , 0x33 , 0x44 , 0x55 );

        printf ( "max = %d\\n" , max );

        system ( "pause" );

        return 0 ;

 

今天的内容就到这里了哈！！！

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