用指针处理C语言中不定数目的函数参数

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用指针处理C语言中不定数目的函数参数
现在我们每编一个程序几乎都会用到两个函数－ｐｒｉｎｔｆ和ｓｃａｎｆ。发现这两个函数和普通函数的不同之处了吗？那就是这两个函数都可以处理不定数目的实参。C语言是一种很宽松的语言，它甚至允许程序员对函数传递任意数目的参数。而这个特性在某些情况下是非常有用的。比如，现在我们要编一个求一系列整数平均值的函数ａｖｅｒａｇｅ（），如果不用变长度实参，可能需要定义以下一系列原型：
         int  average_1  (  int  );
         int  average_2  (  int,  int  );
         int  average_3  (  int,  int,  int  );
         …
虽然C++的重载功能可以使这些函数变成同名的，但是编码的工作量会变得很大，而且程序会变得没有美感，况且这种类型的函数有无穷多种，怎么定义得过来呢？现在，我们用变长度实参，可以只写一个函数，就能处理所有的情况。函数原型如下：
         int  average  (  int,  …  );
注意参数列表中的三个点是符合C语言的语法的，而不是我省略了什么东西。这三个点出现在函数形式参数列表的最后，表示这以后可以向函数传递任意数目的实参。例如，函数ｓｃａｎｆ的声明如下：
int __cdecl scanf (const char *format,…);
注:__cdecl声明的是参数传递模式,因为__cdecl是默认的,因此可以省略.
注意，三个点必须出现在参数列表的最后，而且前面必须要定义至少一个的形式参数。现在我们可以通过函数调用ａｖｅｒａｇｅ（０，１，２，３，４，５，－１）；来求０到５的平均值了（最后一个－１是结束标志，不参与求值运算，这一点在后面会讲到）。
现在的问题是，虽然我们顺利地声明了函数原型，并且也顺利地调用了函数，但是怎样在函数中接受这些参数呢？不幸的是C语言本身并没有提供像声明参数那样简单的接受参数的机制，显然，我们不可能只用一个省略号来接受这些参数。但是我们可以用指针来解决这个问题（用嵌入式汇编也可以解决这个问题，但是那超出了C语言的范畴）。先让我们来看一下C语言函数传递参数的机制。
C语言中的函数一般①是通过把参数拷贝到一块特殊的内存区域（称为堆栈）内传递给函数的。比如，函数调用
scanf( “%d %f %c %C %s %S”, &i, &fp, &c, &wc, s, ws );
它的参数在内存中的样子是:
地址
参数
……
……
0x0012f308
format
0x0012f30c
&i
0x0012f310
&fp
0x0012f314
&c
0x0012f318
&wc
0x0012f31c
S
0x0012f320
ws
……
……
(*)format是一个指向字符串“%d %f %c %C %s %S”的指针
注:这里讨论的情况只对c语言默认的参数传递模式__cdecl成立,而不适用于__fastcall和__stdcall两种模式.现在我们在写的函数全都是__cdecl模式的。
而ｆｏｒｍａｔ的地址我们可以用＆ｆｏｒｍａｔ得到，所以以后各个参数的地址就可以通过增加指针＆ｆｏｒｍａｔ的值来得到了。例如，＆ｃ的地址是ｐ＝（ｃｈａｒ＊＊）（（ｃｈａｒ＊）＆ｆｏｒｍａｔ＋ｓｉｚｅｏｆ（ｃｈａｒ＊＊）＋ｓｉｚｅｏｆ（ｉｎｔ＊＊）＋ｓｉｚｅｏｆ（ｆｌｏａｔ＊＊））／＊这个式子够烦的：－）＊／，而＆ｃ的值就是＊ｐ了。因为C语言没有提供关于参数数目的信息，所以这个信息要有程序员传递一个参数来实现。“%d %f %c %C %s %S”就是告诉ｓｃａｎｆ，它后面还有六个各种类型的指针作为参数。上面对函数ａｖｅｒａｇｅ传递的最后一个参数－１也是用来作为结束标志的。
说到这儿，有一个问题我们不得不提，就是我们又一次遇到了对齐（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）问题。所谓对齐，对Ｉｎｔｅｌ８０ｘ８６机器来说就是要求每个变量的地址都是ｓｉｚｅｏｆ（ｉｎｔ）的倍数。在３２位（４字节）机器上表现为所有的变量地址都能被４整除。这样，变量在内存中就不一定是紧密排列的了。例如，下面的函数：
int  Bad_Example  (  char  c,  int  i  );

如果参数ｃ的地址是０ｘ００１２ｆ３０８的话，ｉ的地址就不是０ｘ００１２ｆ３０９，而是被移到了０ｘ００１２ｆ３０ｃ。一般的，如果参数ｔｙｐｅ　ｐ１的地址是＆ｐ１的话，那么它的后继参数的地址可以通过在他后面加上一个偏移
( char * ) & p1 + ( sizeof ( type ) + sizeof( int ) –1 ) ／sizeof ( int ) * sizeof ( int )
得到。（注意，在加的时侯一定要先把＆ｐ１的类型转化为（ｃｈａｒ＊）。）
在头文件＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞中定义了宏—ＩＮＴＳＩＺＥＯＦ（）来得到这个偏移值：
#define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
这里为了加快运算用了位操作，但功能是一样的。现在，假设这个宏已经定义了，我们来实现ａｖｅｒａｇｅ函数作为一个例子：
int average ( int n, ... )
{
    int sum = 0, c = 0;
    int *p = &n;
    if ( n
    while ( *p >= 0 )
    {
            sum += *p;
            c++;
            ( char * ) p += _INTSIZEOF(int);
    };
    return sum/c;
}
由于这种操作具有通用性，所以ＡＮＳＩ　Ｃ提供了三个宏来实现这种处理。这组宏定义在头文件＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞中。
type va_arg ( va_list arg_ptr, type );
void va_end( va_list arg_ptr );
void va_start( va_list arg_ptr, prev_param );
操作方法如下:
先定义一个ｖａ＿ｌｉｓｔ类型的变量，然后用宏ｖａ＿ｓｔａｒｔ给他赋初值，prev_param用省略号前的参数名代替。然后用宏ｖａ＿ａｒｇ来挨个取得参数的值，参数的类型在type中指定。最后用宏ｖａ＿ｅｎｄ释放变量。
下面是函数ａｖｅｒａｇｅ的另一种实现方式：
int average ( int n, ... )
{
    int sum = n, count = 1, p;
    va_list arg_ptr;
    if ( n
    va_start( arg_ptr, n );
    while( ( p = va_arg( arg_ptr, int ) ) >= 0 )
    {
           sum += p;
            count++;
    }
    va_end( arg_ptr );
    return sum/count;
}
最后还需要说明两点。首先，上面讲的内容与C语言的实现有关，而C语言的实现又依赖于ｃｐｕ和操作系统，所以并不适用于所有的计算机，而且随机器的不同会由很大的区别。在＜ｓｔｄａｒｇ．ｈ＞内会看到大量的条件编译就是这个原因。其次，虽然函数定义中使用可变参数列表提供了很大的灵活性，但是对可变部分的参数C语言编译器不会进行类型检查，所以程序中要特别小心，确保参数的传递和接受是正确的。

注:
①　C语言中还有一种参数传递方式称为__fastcall方式。这种方式是通过尽量把参数放入寄存器内来传递的（因为寄存器数目有限，用完后剩下的参数只能放入内存了），所以用这种方式传递参数会提高程序的效率。


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/6163/showart_49026.html