C语言可变长参数实现原理

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(1) C语言可变参数

我们可以从C语言的printf得出可变参数的作用，printf函数的原型如下：

int printf ( const char * format, ... );

通过使用可变个数参数，就是传入的参数个数是可变的，如printf需要根据format实参传入多个实参。

(2) C语言可变参数的使用

下面一个函数myprintf是自己实现的比较简单的printf函数，不完整但是可以说明可变参数的用法。
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/*
 * Author: guojun07
 */

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

void myprintf(char *format, ...) {
  va_list ap;
  int pos = 0;
  int int_val = 0;
  float f_val;
  char buf[64];
  memset(buf, 0, 64);
  // 得到所有的参数放到下一个list中ap中
  va_start(ap, format);
  while (format[pos] != '\0') {
    // 判断'%'，表示要得到下一个参数
    if (format[pos] == '%') {
      pos ++;
      switch(format[pos]) {
        case 'd':
        case 'u':
          // 得到ap中的下一个参数
          int_val = va_arg(ap, int);
          sprintf(buf, "%d", int_val);
    // 将数据写到标准输出
          write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
          memset(buf, 0, 64);
          pos ++;
    break;
        case 'f':
          // 得到ap中的下一个参数
          f_val = (float)va_arg(ap, double);
          sprintf(buf, "%f", f_val);
    // 将数据写到标准输出
          write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
          memset(buf, 0, 64);
          pos ++;
          break;
        default:
          break;
      }
    } else {
      write(STDOUT_FILENO, &(format[pos]), 1);
      pos ++;
    }
  }
}

int main(void){
  myprintf("this is a testing, i = %d, u = %u, f = %f\n", -1, 5, 0.2);
  return 0;
}

程序的数据结果如下：

guojun8@guojun8-desktop:~/test/valist$ ./main
this is a testing, i = -1, u = 5, f = 0.200000

(3) 实现

下面介绍C语言可变长度参数的实现，其实现与一个数据结构(va_list)和三个宏(va_start, va_end, va_arg)相关，从源码中可以看到这些实现下面的来自linux内核源码中的文件(include/acpi/platform/acenv.h)
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#ifndef _VALIST
#define _VALIST
typedef char *va_list;
#endif /* _VALIST */

/*
 * Storage alignment properties
 */
#define  _AUPBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)
#define  _ADNBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)

/*
 * Variable argument list macro definitions
 */
#define _bnd(X, bnd) (((sizeof (X)) + (bnd)) & (~(bnd)))
#define va_arg(ap, T) (*(T *)(((ap) += (_bnd (T, _AUPBND))) - (_bnd (T,_ADNBND))))
#define va_end(ap) (void) 0
#define va_start(ap, A) (void) ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND))))

a) va_list
从实现中可以看出va_list类型实际上就是一个指针；
b) va_start
这个宏的作用是将T所指向的参数后面的内容放到ap中，其中_bnd (A,_AUPBND)是返回A的size并与系统的机器位数对齐，因为参数在栈中的地址一定是与系统的字长对齐的，其中acpi_native_int就表示机器字长；
c) va_end
这个宏的作用就是返回0；
d) va_arg
个宏的作用是取得ap指向的当前的参数，并将ap指向参数列表中的下一个参数；