C 可變引數函式的本質
阿新 • • 發佈：2019-12-11
C語言支援定義可變引數的函式，方法是在函式的引數列表最後加上 " ... "，代表變長的引數列表，例如：
void Func(int num, ...) { }
需要注意 “...” 必須在最後，而且前面起碼要有一個固定的引數，型別可以任意。
為什麼要有一個固定的引數呢？這篇文章要說明的就是這個問題。
首先我們是如何呼叫變長引數列表裡的變數？
需要使用 stdarg.h 裡定義的三個巨集：va_start(ap, x)、va_arg(ap,t)、va_end(ap)，還有一個va_list型別（本質上是位元組指標）
這幾個巨集的原始碼：
1 typedef char* va_list; 2 3 #define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1)) 4 5 #define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v))) 6 #define __crt_va_arg(ap, t) (*(t*)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) 7 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0))
va_start用於獲取變長引數列表的起始地址。
使用方法是：
- 定義一個va_list型別變數，例如vlist.
- 使用巨集 va_start(vlist, 最後一個固定引數) 獲取變長列表的起始地址
va_list vlist; vlist = va_start(vlist, num);
這個巨集本質上是獲取固定引數（如num）的下一個引數地址。原理是呼叫函式時，程式會將函式引數逐個壓入棧中，使引數連續排列在記憶體中，因此只需要知道上一引數的記憶體地址和它的型別，就可以算出下一引數的地址。
因此這個巨集等價於：vlist = (char*)&num + sizeof(num);
va_arg用於按順序獲取下一個引數。
使用方法：
Type value = va_arg(vlist, Type);
本質上是對變長引數列表指標加sizeof(Type)，返回累加前的地址指向的值。等價於：
Type value = *(Type*)vlist; vlist += sizeof(Type);
va_end非常簡單，就是把變長引數列表的指標置0，防止可能的錯誤。等價於：
vlist = (char*)0;
最後的簡單總結：
之所以要有一個固定引數，是因為只有知道最後一個引數的地址，才能獲取變長列表開始的地址。
此外需要注意的是，在不同平臺，不同編譯器裡，由於記憶體排列有所差別（記憶體對齊的差別），實際情況不一定有上面寫的等效程式碼一樣簡單。具體可以檢視vadefs.h裡的定義。
1 #ifdef __cplusplus 2 #define _ADDRESSOF(v) (&const_cast<char&>(reinterpret_cast<const volatile char&>(v))) 3 #else 4 #define _ADDRESSOF(v) (&(v)) 5 #endif 6 7 #if (defined _M_ARM || defined _M_HYBRID_X86_ARM64) && !defined _M_CEE_PURE 8 #define _VA_ALIGN 4 9 #define _SLOTSIZEOF(t) ((sizeof(t) + _VA_ALIGN - 1) & ~(_VA_ALIGN - 1)) 10 #define _APALIGN(t,ap) (((va_list)0 - (ap)) & (__alignof(t) - 1)) 11 #elif defined _M_ARM64 && !defined _M_CEE_PURE 12 #define _VA_ALIGN 8 13 #define _SLOTSIZEOF(t) ((sizeof(t) + _VA_ALIGN - 1) & ~(_VA_ALIGN - 1)) 14 #define _APALIGN(t,ap) (((va_list)0 - (ap)) & (__alignof(t) - 1)) 15 #else 16 #define _SLOTSIZEOF(t) (sizeof(t)) 17 #define _APALIGN(t,ap) (__alignof(t)) 18 #endif 19 20 #if defined _M_CEE_PURE || (defined _M_CEE && !defined _M_ARM && !defined _M_ARM64) 21 22 void __cdecl __va_start(va_list*, ...); 23 void* __cdecl __va_arg(va_list*, ...); 24 void __cdecl __va_end(va_list*); 25 26 #define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(__va_start(&ap, _ADDRESSOF(v), _SLOTSIZEOF(v), __alignof(v), _ADDRESSOF(v)))) 27 #define __crt_va_arg(ap, t) (*(t *)__va_arg(&ap, _SLOTSIZEOF(t), _APALIGN(t,ap), (t*)0)) 28 #define __crt_va_end(ap) ((void)(__va_end(&ap))) 29 30 #elif defined _M_IX86 && !defined _M_HYBRID_X86_ARM64 31 32 #define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1)) 33 34 #define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v))) 35 #define __crt_va_arg(ap, t) (*(t*)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t))) 36 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0)) 37 38 #elif defined _M_ARM 39 40 #ifdef __cplusplus 41 void __cdecl __va_start(va_list*, ...); 42 #define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(__va_start(&ap, _ADDRESSOF(v), _SLOTSIZEOF(v), _ADDRESSOF(v)))) 43 #else 44 #define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _SLOTSIZEOF(v))) 45 #endif 46 47 #define __crt_va_arg(ap, t) (*(t*)((ap += _SLOTSIZEOF(t) + _APALIGN(t,ap)) - _SLOTSIZEOF(t))) 48 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0)) 49 50 #elif defined _M_HYBRID_X86_ARM64 51 void __cdecl __va_start(va_list*, ...); 52 #define __crt_va_start_a(ap,v) ((void)(__va_start(&ap, _ADDRESSOF(v), _SLOTSIZEOF(v), __alignof(v), _ADDRESSOF(v)))) 53 #define __crt_va_arg(ap, t) (*(t*)((ap += _SLOTSIZEOF(t)) - _SLOTSIZEOF(t))) 54 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0)) 55 56 #elif defined _M_ARM64 57 58 void __cdecl __va_start(va_list*, ...); 59 60 #define __crt_va_start_a(ap,v) ((void)(__va_start(&ap, _ADDRESSOF(v), _SLOTSIZEOF(v), __alignof(v), _ADDRESSOF(v)))) 61 #define __crt_va_arg(ap, t) \ 62 ((sizeof(t) > (2 * sizeof(__int64))) \ 63 ? **(t**)((ap += sizeof(__int64)) - sizeof(__int64)) \ 64 : *(t*)((ap += _SLOTSIZEOF(t) + _APALIGN(t,ap)) - _SLOTSIZEOF(t))) 65 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0)) 66 67 68 #elif defined _M_X64 69 70 void __cdecl __va_start(va_list* , ...); 71 72 #define __crt_va_start_a(ap, x) ((void)(__va_start(&ap, x))) 73 #define __crt_va_arg(ap, t) \ 74 ((sizeof(t) > sizeof(__int64) || (sizeof(t) & (sizeof(t) - 1)) != 0) \ 75 ? **(t**)((ap += sizeof(__int64)) - sizeof(__int64)) \ 76 : *(t* )((ap += sizeof(__int64)) - sizeof(__int64))) 77 #define __crt_va_end(ap) ((void)(ap = (va_list)0)) 78 79 #endifvadefs.h 部分程式碼
知道了原理，我們其實可以直接獲取變長引數列表裡任意一個變數，而不用逐個獲取，特別是在引數的型別都相同的情況下，例如：
1 int Sum(int count, ...)
2 {
3 int sum = 0;
4
5 for (int i = 0; i < count; i++)
6 {
7 sum += *(int *)((char *)&count + sizeof(int) * (i + 1));
8 }
9
10 return sum;
11 }
當然，這樣的程式碼移植性差，如果更改了平臺很可能就會出錯，使用時還是謹慎為好。
此外還有一些陷阱：
https://blog.csdn.net/smstong/article/details/50751121
&n