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va_list、va_start、va_arg、va_end的原理與使用 - 浪跡天涯 -...

 jijo 2008-07-23

va_list、va_start、va_arg、va_end的原理與使用

  1. 概述
    由于在C語(yǔ)言中沒(méi)有函數(shù)重載,解決不定數(shù)目函數(shù)參數(shù)問(wèn)題變得比較麻煩;即使采用C++,如果參數(shù)個(gè)數(shù)不能確定,也很難采用函數(shù)重載.對(duì)這種情況,有些人采用指針參數(shù)來(lái)解決問(wèn)題.下面就c語(yǔ)言中處理不定參數(shù)數(shù)目的問(wèn)題進(jìn)行討論.
  2. 定義
    大家先看幾宏.
    在VC++6.0的include有一個(gè)stdarg.h頭文件,有如下幾個(gè)宏定義:
    #define _INTSIZEOF(n)   ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )
    #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )           //第一個(gè)可選參數(shù)地址
    #define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個(gè)參數(shù)地址
    #define va_end(ap)    ( ap = (va_list)0 )                            // 將指針置為無(wú)效
    如果對(duì)以上幾個(gè)宏定義不理解,可以略過(guò),接這看后面的內(nèi)容.
  3. 參數(shù)在堆棧中分布,位置
    在進(jìn)程中,堆棧地址是從高到低分配的.當(dāng)執(zhí)行一個(gè)函數(shù)的時(shí)候,將參數(shù)列表入棧,壓入堆棧的高地址部分,然后入棧函數(shù)的返回地址,接著入棧函數(shù)的執(zhí)行代碼,這個(gè)入棧過(guò)程,堆棧地址不斷遞減,一些黑客就是在堆棧中修改函數(shù)返回地址,執(zhí)行自己的代碼來(lái)達(dá)到執(zhí)行自己插入的代碼段的目的.
    總之,函數(shù)在堆棧中的分布情況是:地址從高到低,依次是:函數(shù)參數(shù)列表,函數(shù)返回地址,函數(shù)執(zhí)行代碼段.
    堆棧中,各個(gè)函數(shù)的分布情況是倒序的.即最后一個(gè)參數(shù)在列表中地址最高部分,第一個(gè)參數(shù)在列表地址的最低部分.參數(shù)在堆棧中的分布情況如下:
    最后一個(gè)參數(shù)
    倒數(shù)第二個(gè)參數(shù)
    ...
    第一個(gè)參數(shù)
    函數(shù)返回地址
    函數(shù)代碼段
  4. 示例代碼
    void arg_test(int i, ...);
    int main(int argc,char *argv[])
    {
     int int_size = _INTSIZEOF(int);
     printf("int_size=%d\n", int_size);
     arg_test(0, 4);
     
     arg_cnt(4,1,2,3,4);
     return 0;
    }
    void arg_test(int i, ...)
    {
     int j=0;
     va_list arg_ptr; 
     
     va_start(arg_ptr, i); 
     printf("&i = %p\n", &i);//打印參數(shù)i在堆棧中的地址
     printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);
     //打印va_start之后arg_ptr地址,
     //應(yīng)該比參數(shù)i的地址高sizeof(int)個(gè)字節(jié)
     //這時(shí)arg_ptr指向下一個(gè)參數(shù)的地址
     
     j=*((int *)arg_ptr);
     printf("%d %d\n", i, j); 
     j=va_arg(arg_ptr, int);
     printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);
     //打印va_arg后arg_ptr的地址
     //應(yīng)該比調(diào)用va_arg前高sizeof(int)個(gè)字節(jié)
     //這時(shí)arg_ptr指向下一個(gè)參數(shù)的地址
     va_end(arg_ptr);
     printf("%d %d\n", i, j);
    }

  5. 代碼說(shuō)明:
    int int_size = _INTSIZEOF(int);得到int類型所占字節(jié)數(shù)
     va_start(arg_ptr, i); 得到第一個(gè)可變參數(shù)地址,

    根據(jù)定義(va_list)&v得到起始參數(shù)的地址, 再加上_INTSIZEOF(v) ,就是其實(shí)參數(shù)下一個(gè)參數(shù)的地址,即第一個(gè)可變參數(shù)地址.
    j=va_arg(arg_ptr, int); 得到第一個(gè)參參數(shù)的值,并且arg_ptr指針上移一個(gè)_INTSIZEOF(int),即指向下一個(gè)可變參數(shù)的地址.
    va_end(arg_ptr);置空arg_ptr,即arg_ptr=0;
    總結(jié):讀取可變參數(shù)的過(guò)程其實(shí)就是堆棧中,使用指針,遍歷堆棧段中的參數(shù)列表,從低地址到高地址一個(gè)一個(gè)地把參數(shù)內(nèi)容讀出來(lái)的過(guò)程.

  6. 在編程中應(yīng)該注意的問(wèn)題和解決辦法
    雖然可以通過(guò)在堆棧中遍歷參數(shù)列表來(lái)讀出所有的可變參數(shù),但是由于不知道可變參數(shù)有多少個(gè),什么時(shí)候應(yīng)該結(jié)束遍歷,如果在堆棧中遍歷太多,那么很可能讀取一些無(wú)效的數(shù)據(jù).
    解決辦法:a.可以在第一個(gè)起始參數(shù)中指定參數(shù)個(gè)數(shù),那么就可以在循環(huán)還中讀取所有的可變參數(shù);b.定義一個(gè)結(jié)束標(biāo)記,在調(diào)用函數(shù)的時(shí)候,在最后一個(gè)參數(shù)中傳遞這個(gè)標(biāo)記,這樣在遍歷可變參數(shù)的時(shí)候,可以根據(jù)這個(gè)標(biāo)記結(jié)束可變參數(shù)的遍歷;
    下面是一段示例代碼:
    //第一個(gè)參數(shù)定義可選參數(shù)個(gè)數(shù),用于循環(huán)取初參數(shù)內(nèi)容
    void arg_cnt(int cnt, ...);
    int main(int argc,char *argv[])
    {
     int int_size = _INTSIZEOF(int);
     printf("int_size=%d\n", int_size);
     arg_cnt(4,1,2,3,4);
     return 0;
    }
    void arg_cnt(int cnt, ...)
    {
     int value=0;
     int i=0;
     int arg_cnt=cnt;
     va_list arg_ptr; 
     va_start(arg_ptr, cnt); 
     for(i = 0; i < cnt; i++)
     {
      value = va_arg(arg_ptr,int);
      printf("value%d=%d\n", i+1, value);
     }
    }

    雖然可以根據(jù)上面兩個(gè)辦法解決讀取參數(shù)個(gè)數(shù)的問(wèn)題,但是如果參數(shù)類型都是不定的,該怎么辦,如果不知道參數(shù)的類型,即使讀到了參數(shù)也沒(méi)有辦法進(jìn)行處理.解決辦法:可以自定義一些可能出現(xiàn)的參數(shù)類型,這樣在可變參數(shù)列表中,可以可變參數(shù)列表中的那類型,然后根據(jù)類型,讀取可變參數(shù)值,并進(jìn)行準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換.傳遞參數(shù)的時(shí)候可以這樣傳遞:參數(shù)數(shù)目,可變參數(shù)類型1,可變參數(shù)值1,可變參數(shù)類型2,可變參數(shù)值2,....
    這里給出一個(gè)完整的例子:
    #include <stdio.h>
    #include <stdarg.h>
    const int INT_TYPE  = 100000;
    const int STR_TYPE  = 100001;
    const int CHAR_TYPE  = 100002;
    const int LONG_TYPE  = 100003;
    const int FLOAT_TYPE = 100004;
    const int DOUBLE_TYPE = 100005;
    //第一個(gè)參數(shù)定義可選參數(shù)個(gè)數(shù),用于循環(huán)取初參數(shù)內(nèi)容
    //可變參數(shù)采用arg_type,arg_value...的形式傳遞,以處理不同的可變參數(shù)類型
    void arg_type(int cnt, ...);
    //第一個(gè)參數(shù)定義可選參數(shù)個(gè)數(shù),用于循環(huán)取初參數(shù)內(nèi)容
    void arg_cnt(int cnt, ...);
    //測(cè)試va_start,va_arg的使用方法,函數(shù)參數(shù)在堆棧中的地址分布情況
    void arg_test(int i, ...);
    int main(int argc,char *argv[])
    {
     int int_size = _INTSIZEOF(int);
     printf("int_size=%d\n", int_size);
     arg_test(0, 4);
     
     arg_cnt(4,1,2,3,4);
     arg_type(2, INT_TYPE, 222, STR_TYPE, "ok,hello world!");
     return 0;
    }

void arg_test(int i, ...)
{
 int j=0;
 va_list arg_ptr; 
 
 va_start(arg_ptr, i); 
 printf("&i = %p\n", &i);//打印參數(shù)i在堆棧中的地址
 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);
 //打印va_start之后arg_ptr地址,
 //應(yīng)該比參數(shù)i的地址高sizeof(int)個(gè)字節(jié)
 //這時(shí)arg_ptr指向下一個(gè)參數(shù)的地址
 
 j=*((int *)arg_ptr);
 printf("%d %d\n", i, j); 
 j=va_arg(arg_ptr, int);
 printf("arg_ptr = %p\n", arg_ptr);
 //打印va_arg后arg_ptr的地址
 //應(yīng)該比調(diào)用va_arg前高sizeof(int)個(gè)字節(jié)
 //這時(shí)arg_ptr指向下一個(gè)參數(shù)的地址
 va_end(arg_ptr);
 printf("%d %d\n", i, j);
}
void arg_cnt(int cnt, ...)
{
 int value=0;
 int i=0;
 int arg_cnt=cnt;
 va_list arg_ptr; 
 va_start(arg_ptr, cnt); 
 for(i = 0; i < cnt; i++)
 {
  value = va_arg(arg_ptr,int);
  printf("value%d=%d\n", i+1, value);
 }
}
void arg_type(int cnt, ...)
{
 int arg_type = 0;
 int int_value=0;
 int i=0;
 int arg_cnt=cnt; 
 char *str_value = NULL;
 va_list arg_ptr; 
 va_start(arg_ptr, cnt);
 for(i = 0; i < cnt; i++)
 {
  arg_type = va_arg(arg_ptr,int);
  switch(arg_type)
  {
  case INT_TYPE:
   int_value = va_arg(arg_ptr,int);
   printf("value%d=%d\n", i+1, int_value);
   break;
  case STR_TYPE:
   str_value = va_arg(arg_ptr,char*);
   printf("value%d=%d\n", i+1, str_value);
   break;
  default:
   break;
  }
 }
}
以上是我個(gè)人的見(jiàn)解,不對(duì)的地方希望大家指正,發(fā)表看法,我不勝感謝!!!

posted on 2008-01-21 15:30 浪跡天涯 閱讀(957) 評(píng)論(1)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++

評(píng)論

# re: va_list、va_start、va_arg、va_end的原理與使用 2008-01-21 15:30 浪跡天涯

va_start() va_end()函數(shù)應(yīng)用

1:當(dāng)無(wú)法列出傳遞函數(shù)的所有實(shí)參的類型和數(shù)目時(shí),可用省略號(hào)指定參數(shù)表
void foo(...);
void foo(parm_list,...);

2:函數(shù)參數(shù)的傳遞原理
函數(shù)參數(shù)是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):棧的形式存取,從右至左入棧.eg:
#include <iostream>
void fun(int a, ...)
{
int *temp = &a;
temp++;
for (int i = 0; i < a; ++i)
{
cout << *temp << endl;
temp++;
}
}

int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int d = 4;
fun(4, a, b, c, d);
system("pause");
return 0;
}
Output::
1
2
3
4

3:獲取省略號(hào)指定的參數(shù)
在函數(shù)體中聲明一個(gè)va_list，然后用va_start函數(shù)來(lái)獲取參數(shù)列表中的參數(shù)，使用完畢后調(diào)用va_end()結(jié)束。像這段代碼：
void TestFun(char* pszDest, int DestLen, const char* pszFormat, ...)
{
va_list args;
va_start(args, pszFormat);
_vsnprintf(pszDest, DestLen, pszFormat, args);
va_end(args);
}

4.va_start使argp指向第一個(gè)可選參數(shù)。va_arg返回參數(shù)列表中的當(dāng)前參數(shù)并使argp指向參數(shù)列表中的下一個(gè)參數(shù)。va_end把a(bǔ)rgp指針清為NULL。函數(shù)體內(nèi)可以多次遍歷這些參數(shù)，但是都必須以va_start開(kāi)始，并以va_end結(jié)尾。

　　1).演示如何使用參數(shù)個(gè)數(shù)可變的函數(shù)，采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)形式
　　#include 〈stdio.h〉
　　#include 〈string.h〉
　　#include 〈stdarg.h〉
　　/*函數(shù)原型聲明，至少需要一個(gè)確定的參數(shù)，注意括號(hào)內(nèi)的省略號(hào)*/
　　int demo( char, ... );
　　void main( void )
　　{
　　 demo("DEMO", "This", "is", "a", "demo!", "");
　　}
　　/*ANSI標(biāo)準(zhǔn)形式的聲明方式，括號(hào)內(nèi)的省略號(hào)表示可選參數(shù)*/
　　int demo( char msg, ... )
　　{
/*定義保存函數(shù)參數(shù)的結(jié)構(gòu)*/
　　 va_list argp;
　　 int argno = 0;
　　 char para;

　　 /*argp指向傳入的第一個(gè)可選參數(shù)，msg是最后一個(gè)確定的參數(shù)*/
　　 va_start( argp, msg );
　　 while (1)
{
　　 para = va_arg( argp, char);
　　 if ( strcmp( para, "") == 0 )
break;
　　 printf("Parameter #%d is: %s\n", argno, para);
　　 argno++;
　　 }
　　 va_end( argp );
　　 /*將argp置為NULL*/
　　　return 0;
　　}

2)//示例代碼1：可變參數(shù)函數(shù)的使用
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
void simple_va_fun(int start, ...)
{
va_list arg_ptr;
int nArgValue =start;
int nArgCout=0; //可變參數(shù)的數(shù)目
va_start(arg_ptr,start); //以固定參數(shù)的地址為起點(diǎn)確定變參的內(nèi)存起始地址。
do
{
++nArgCout;
printf("the %d th arg: %d\n",nArgCout,nArgValue); //輸出各參數(shù)的值
nArgValue = va_arg(arg_ptr,int); //得到下一個(gè)可變參數(shù)的值
} while(nArgValue != -1);
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
simple_va_fun(100,-1);
simple_va_fun(100,200,-1);
return 0;
}

3)//示例代碼2:擴(kuò)展——自己實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的可變參數(shù)的函數(shù)。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的printf函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，參考了<The C Programming Language>中的例子
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
void myprintf(char* fmt, ...) //一個(gè)簡(jiǎn)單的類似于printf的實(shí)現(xiàn)，//參數(shù)必須都是int 類型
{
char* pArg=NULL; //等價(jià)于原來(lái)的va_list
char c;

pArg = (char*) &fmt; //注意不要寫成p = fmt !!因?yàn)檫@里要對(duì)//參數(shù)取址，而不是取值
pArg += sizeof(fmt); //等價(jià)于原來(lái)的va_start

do
{
c =*fmt;
if (c != '%')
{
putchar(c); //照原樣輸出字符
}
else
{
//按格式字符輸出數(shù)據(jù)
switch(*++fmt)
{
case'd':
printf("%d",*((int*)pArg));
break;
case'x':
printf("%#x",*((int*)pArg));
break;
default:
break;
}
pArg += sizeof(int); //等價(jià)于原來(lái)的va_arg
}
++fmt;
}while (*fmt != '\0');
pArg = NULL; //等價(jià)于va_end
return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int i = 1234;
int j = 5678;

myprintf("the first test:i=%d\n",i,j);
myprintf("the secend test:i=%d; %x;j=%d;\n",i,0xabcd,j);
system("pause");
return 0;
}

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