va_start和va_end的使用及原理

Posted 2020-08-11 北纬395427

1.C语言函数参数的传递原理

     Ｃ语言中函数参数的入栈顺序如何？从右至左。为什么是从右至左呢？如下分析，

 

 1 #include <stdio.h>
 2 void fun(int a, int b, int c, int d, int e)
 3 {
 4     printf("%#x\\n", &a);
 5     printf("%#x\\n", &b);
 6     printf("%#x\\n", &c);
 7     printf("%#x\\n", &d);
 8     printf("%#x\\n", &e);
 9     
10     int *temp = &a, i;
11     temp--;
12     for (i = 0; i < a; i++) 
13     {   
14         printf("%d ", *temp);
15         temp--; 
16     }   
17     printf("\\n");
18 }
19 int main()
20 {
21     int a = 1;  
22     int b = 2;  
23     int c = 3;  
24     int d = 4;  
25     fun(4, a, b, c, d); 
26     return 0;  
27 }

运行结果：
pin@pin-virtual-machine:~/1_c/day13/code$ ./a.out
0xbf52ad9c
0xbf52ad98
0xbf52ad94
0xbf52ad90
0xbf52ad8c
1 2 3 4 
pin@pin-virtual-machine:~/1_c/day13/code$ 

     参数a到d的地址，从高到低变化，栈的特点是后进先出。在C程序中，栈顶地址大小高于栈底的地址，所以d先入栈，a最后入栈，即C函数的入栈顺序是从右向左。那为什么从右向左呢？

　　参数入栈顺序是和具体编译器实现相关的。比如，Pascal语言中参数就是从左到右入栈的，有些语言中还可以通过修饰符进行指定，如Visual C++。即然两种方式都可以，为什么Ｃ语言要选择从右至左呢？

　　Pascal语言不支持可变长参数，而Ｃ语言支持这种特色，正是这个原因使得Ｃ语言函数参数入栈顺序为从右至左。具体原因为：C方式参数入栈 顺序（从右至左）的好处就是可以动态变化参数个数。通过栈堆分析可知，自左向右的入栈方式，最前面的参数被压在栈底。除非知道参数个数，否则是无法通过栈 指针的相对位移求得最左边的参数。这样就变成了左边参数的个数不确定，正好和动态参数个数的方向相反。因此，Ｃ语言函数参数采用自右向左的入栈顺序，主要原因是为了支持可变长参数形式。换句话说，如果不支持这个特色，Ｃ语言完全和Pascal一样，采用自左向右的参数入栈方式

 

2. C语言变长参数的使用

下面是 <stdarg.h> 里面重要的几个宏定义如下：
typedef char* va_list;
void va_start ( va_list ap, prev_param ); /* ANSI version */
type va_arg ( va_list ap, type ); 
void va_end ( va_list ap ); 
va_list 是一个字符指针，可以理解为指向当前参数的一个指针，取参必须通过这个指针进行。
<Step 1> 在调用参数表之前，定义一个 va_list 类型的变量，(假设va_list 类型变量被定义为ap)；
<Step 2> 然后应该对ap 进行初始化，让它指向可变参数表里面的第一个参数，这是通过 va_start 来实现的，第一个参数是 ap 本身，第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量,即“...”之前的那个参数；
<Step 3> 然后是获取参数，调用va_arg，它的第一个参数是ap，第二个参数是要获取的参数的指定类型，然后返回这个指定类型的值，并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置；
<Step 4> 获取所有的参数之后，我们有必要将这个 ap 指针关掉，以免发生危险，方法是调用 va_end，他是输入的参数 ap 置为 NULL，应该养成获取完参数表之后关闭指针的习惯。说白了，就是让我们的程序具有健壮性。通常va_start和va_end是成对出现。

 1 #include<stdio.h> 
 2 #include<string.h>
 3 #include<stdarg.h> 
 4 
 5 /*函数原型声明，至少需要一个确定的参数，注意括号内的省略号*/ 
 6 int demo(char*, ...); 
 7 void main( void ) 
 8 { 
 9     demo("DEMO", "This", "is", "a", "demo!", ""); 
10 } 
11 
12 /*ANSI标准形式的声明方式，括号内的省略号表示可选参数*/ 
13 int demo(char *msg, ...)
14 { 
15     /*定义保存函数参数的结构*/
16     va_list argp; 
17     int argno = 0;  
18     char *para;
19 
20     /*argp指向传入的第一个可选参数，msg是最后一个确定的参数*/ 
21     va_start( argp, msg );  
22     while (1) 
23     {   
24         para = va_arg( argp, char*); 
25         if ( strcmp( para, "") == 0 ) 
26             break; 
27         printf("Parameter #%d is: %s\\n", argno, para); 
28         argno++; 
29     }   
30     va_end( argp );
31 
32     /*将argp置为NULL*/
33     return 0;  
34 }

运行结果：

pin@pin-virtual-machine:~/1_c/day13/code$ ./a.out
Parameter #0 is: This
Parameter #1 is: is
Parameter #2 is: a
Parameter #3 is: demo!
pin@pin-virtual-machine:~/1_c/day13/code$ 

 

另外，变长参数结合格式化输出格式经常用来封装写日志的接口，举例如下：

略。。。。。