C/C++可变参数的使用方法

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当我们编写一个变量函数的时候,可能会遇到很多问题,因此在不必要的情况下不需要使用变量参数。如果在C++中,我们应该使用C++的多态性来实现可变参数的功能,今天风之恋奇迹技术频道小编将着重讲解C/C++可变参数的使用方法。
第一步 可变参数表示
用三个点…来表示,查看printf()函数和scanf()函数的声明:
int printf(const char *, ...);
int scanf(const char *, ...);

这三个点用在宏中就是变参宏(Variadic Macros),默认名称为__VA_ARGS__。如:
#define WriteLine(...) { printf(__VA_ARGS__); putchar('\n');}
再WriteLine("MoreWindows");
考虑下printf()的返回值是表示输出的字节数。将上面宏改成:
#define WriteLine (...) printf(__VA_ARGS__) + (putchar('\n') != EOF ? 1: 0);
这样就可以得到WriteLine宏的返回值了,它将返回输出的字节数,包括最后的'\n'。如下例所示i和j都将输出12。

 

       int i = WriteLine("MoreWindows");
       WriteLine("%d", i);
       int j = printf("%s\n", "MoreWindows");
       WriteLine("%d", j);


第二步 如何处理va_list类型
函数内部对可变参数都用va_list及与它相关的三个宏来处理,这是实现变参参数的关键之处。

 

在<stdarg.h>中可以找到va_list的定义:
typedef char *  va_list;
再介绍与它关系密切的三个宏要介绍下:va_start(),va_end()和va_arg()。

同样在<stdarg.h>中可以找到这三个宏的定义:
#define va_start(ap,v)  ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
#define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )
#define va_arg(ap,t)    ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )

其中用到的_INTSIZEOF宏定义如下:
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

来分析这四个宏:
va_end(ap)这个最简单,就是将指针置成NULL。
va_start(ap,v)中ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v)先是取v的地址,再加上_INTSIZEOF(v)。_INTSIZEOF(v)就有点小复杂了。( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )全是位操作,看起来有点麻烦,其实不然,非常简单的,就是取整到sizeof(int)。比如sizeof(int)为4,1,2,3,4就取4,5,6,7,8就取8。对x向n取整用C语言的算术表达就是((x+n-1)/n)*n,当n为2的幂时可以将最后二步运算换成位操作——将最低 n - 1个二进制位清 0就可以了。
va_arg(ap,t)就是从ap中取出类型为t的数据,并将指针相应后移。如va_arg(ap, int)就表示取出一个int数据并将指针向移四个字节。

因此在函数中先用va_start()得到变参的起始地址,再用va_arg()一个一个取值,最后再用va_end()收尾就可以解析可变参数了。

第三步 vfprintf()函数和vsprintf()函数
vfprintf()这个函数很重要,光从名字上看就知道它与经常使用的printf()函数有很大的关联。它有多个重载版本,这里讲解最常用的一种:

函数原型

 

int vfprintf(
   FILE *stream,
   const char *format,
   va_list argptr
);


第一个 参数为一个FILE指针。FILE结构在C语言的读写文件必不可少。要对屏幕输出传入stdout。
第二个 参数指定输出的格式。
第三个 参数是va_list类型,这个少见,但其实就是一个char*表示可变参参数的起始地址。
返回值:成功返回输出的字节数(不包括最后的'\0'),失败返回-1。

vsprintf()与上面函数类似,就只列出函数原型了:

 

 

 


int vsprintf(
   char *buffer,
   const char *format,
   va_list argptr
);


还有一个int _vscprintf(const char *format, va_list argptr );可以用来计算vsprintf()函数中的buffer字符串要多少字节的空间。

代码范例
下面就给出了自己实现的printf()函数(注1)与WriteLine()函数

 

 

 


int Printf(char *pszFormat, ...)
{
       va_list   pArgList;

       va_start(pArgList, pszFormat);
       int nByteWrite = vfprintf(stdout, pszFormat, pArgList);
       va_end(pArgList);

       return nByteWrite;
}

int WriteLine(char *pszFormat, ...)
{
       va_list   pArgList;

       va_start(pArgList, pszFormat);
       int nByteWrite = vfprintf(stdout, pszFormat, pArgList);
       if (nByteWrite != -1)
              putchar('\n'); //注2
       va_end(pArgList);

       return (nByteWrite == -1 ? -1 : nByteWrite + 1);
}


调用与printf()函数相同。
再给出一个用可变参数来求和,遗憾的在C,C++中无法确定传入的可变参数的个数(printf()中是通过扫描'%'个数来确实参数的个数的),因此要么就要指定个数,要么在参数的最后要设置哨兵数值:
设置哨兵数值:

 

 

 


const int GUARDNUMBER = 0; //哨兵标识
//变参参数的个数无法确定,在printf()中是通过扫描'%'个数,在这通过设置哨兵标识来确定变参参数的终止
int MySum(int i, ...)
{
       int sum = i;
       va_list argptr;

       va_start(argptr, i);
       while ((i = va_arg(argptr, int)) != GUARDNUMBER)
              sum += i;
       va_end(argptr);

       return sum;
}


可以这样的调用:   printf("%d\n", MySum(1, 3, 5, 7, 9, 0));
但不可以直接传入一个0:   printf("%d\n", MySum(0)); //error
指定个数:

 

 

 


int MySum(int nCount, ...)
{
       if (nCount <= 0)
              return 0;

       int sum = 0;
       va_list argptr;

       va_start(argptr, nCount);
       for (int i = 0; i < nCount; i++)
              sum += va_arg(argptr, int);
       va_end(argptr);

       return sum;
}


调用时第一个参数表示后面参数的个数如:

 

 

 


       printf("%d\n", MySum(5, 1, 3, 5, 7, 9));
       printf("%d\n", MySum(0));


代码所用的头文件:
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
变量参数的使用远不止上述的介绍,但是在C和C++中使用变量参数时要小心。使用printf()和其他函数时,参数的数目不得小于前面格式化字符串中的“%”符号的数目。

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