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可變參數
到目前為止我們只見過一個帶有可變參數的函數printf：
int printf(const char *format, ...);
以後還會見到更多這樣的函數。現在我們實現一個簡單的myprintf函數：
例 24.9. 用可變參數實現簡單的printf函數
#include
#include
void myprintf(const char *format, ...)
{
va_list ap;
char c;
va_start(ap, format);
while (c = *format++) {
switch(c) {
case 'c': {
/* char is promoted to int when passed through '...' */
char ch = va_arg(ap, int);
putchar(ch);
break;
}
case 's': {
char *p = va_arg(ap, char *);
fputs(p, stdout);
break;
}
default:
putchar(c);
}
}
va_end(ap);
}
int main(void)
{
myprintf("c\ts\n", '1', "hello");
return 0;
}
要處理可變參數，需要用C到標準庫的va_list類型和va_start、va_arg、va_end宏，這些定義在stdarg.h頭文件中。這些宏是如何取出可變參數的呢？我們首先對照反彙編分析在調用myprintf函數時這些參數的內存佈局。
myprintf("c\ts\n", '1', "hello");
80484c5: c7 44 24 08 b0 85 04 movl $0x80485b0,0x8(%esp)
80484cc: 08
80484cd: c7 44 24 04 31 00 00 movl $0x31,0x4(%esp)
80484d4: 00
80484d5: c7 04 24 b6 85 04 08 movl $0x80485b6,(%esp)
80484dc: e8 43 ff ff ff call 8048424 圖 24.6. myprintf函數的參數佈局
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這些參數是從右向左依次壓棧的，所以第一個參數靠近棧頂，第三個參數靠近棧底。這些參數在內存中是連續存放的，每個參數都對齊到4字節邊界。第一個和第三個參數都是指針類型，各佔4個字節，雖然第二個參數只佔一個字節，但為了使第三個參數對齊到4字節邊界，所以第二個參數也占4個字節。現在給出一個stdarg.h的簡單實現，這個實現出自[Standard C Library]：
例 24.10. stdarg.h的一種實現
/* stdarg.h standard header */
#ifndef _STDARG
#define _STDARG
/* type definitions */
typedef char *va_list;
/* macros */
#define va_arg(ap, T) \
(* (T *)(((ap) += _Bnd(T, 3U)) - _Bnd(T, 3U)))
#define va_end(ap) (void)0
#define va_start(ap, A) \
(void)((ap) = (char *)&(A) + _Bnd(A, 3U))
#define _Bnd(X, bnd) (sizeof (X) + (bnd) & ~(bnd))
#endif
這個頭文件中的內部宏定義_Bnd(X, bnd)將類型或變量X的長度對齊到bnd+1字節的整數倍，例如_Bnd(char, 3U)的值是4，_Bnd(int, 3U)也是4。
在myprintf中定義的va_list ap;其實是一個指針，va_start(ap, format)使ap指向format參數的下一個參數，也就是指向上圖中esp+4的位置。然後va_arg(ap, int)把第二個參數的值按int型取出來，同時使ap指向第三個參數，也就是指向上圖中esp+8的位置。然後va_arg(ap, char *)把第三個參數的值按char *型取出來，同時使ap指向更高的地址。va_end(ap)在我們的簡單實現中不起任何作用，在有些實現中可能會把ap改寫成無效值，C標準要求在函數返回前調用va_end。
如果把myprintf中的char ch = va_arg(ap, int);改成char ch = va_arg(ap, char);，用我們這個stdarg.h的簡單實現是沒有問題的。但如果改用libc提供的stdarg.h，在編譯時會報錯：
$ gcc main.c
main.c: In function 『myprintf』:
main.c:33: warning: 『char』 is promoted to 『int』 when passed through 『...』
main.c:33: note: (so you should pass 『int』 not 『char』 to 『va_arg』)
main.c:33: note: if this code is reached, the program will abort
$ ./a.out
Illegal instruction
因此要求char型的可變參數必須按int型來取，這是為了與C標準一致，我們在第 3.1 節 「Integer Promotion」講過Default Argument Promotion規則，傳遞char型的可變參數時要提升為int型。
從myprintf的例子可以理解printf的實現原理，printf函數根據第一個參數（格式化字符串）來確定後面有幾個參數，分別是什麼類型。保證參數的類型、個數與格式化字符串的描述相匹配是調用者的責任，實現者只管按格式化字符串的描述從棧上取數據，如果調用者傳遞的參數類型或個數不正確，實現者是沒有辦法避免錯誤的。
還有一種方法可以確定可變參數的個數，就是在參數列表的末尾傳一個Sentinel，例如NULL。execl(3)就採用這種方法確定參數的個數。下面實現一個printlist函數，可以打印若干個傳入的字符串。
例 24.11. 根據Sentinel判斷可變參數的個數
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
void printlist(int begin, ...)
{
va_list ap;
char *p;
va_start(ap, begin);
p = va_arg(ap, char *);
while (p != NULL) {
fputs(p, stdout);
putchar('\n');
p = va_arg(ap, char*);
}
va_end(ap);
}
int main(void)
{
printlist(0, "hello", "world", "foo", "bar", NULL);
return 0;
}
printlist的第一個參數begin的值並沒有用到，但是C語言規定至少要定義一個有名字的參數，因為va_start宏要用到參數列表中最後一個有名字的參數，從它的地址開始找可變參數的位置。實現者應該在文檔中說明參數列表必須以NULL結尾，如果調用者不遵守這個約定，實現者是沒有辦法避免錯誤的。
http://resource.lancetw.org/ebook/linux-c-on-site-learning-zh-tw/ch24s06.html
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