淺談C/C++中可變參數(shù)的原理
要理解可變參數(shù)，首先要理解函數(shù)調(diào)用約定， 為什么只有__cdecl的調(diào)用約定支持可變參數(shù)，而__stdcall就不支持?
實(shí)際上__cdecl和__stdcall函數(shù)參數(shù)都是從右到左入棧，它們的區(qū)別在于由誰來清棧，__cdecl由外部調(diào)用函數(shù)清棧，而__stdcall由被調(diào)用函數(shù)本身清棧， 顯然對于可變參數(shù)的函數(shù)，函數(shù)本身沒法知道外部函數(shù)調(diào)用它時(shí)傳了多少參數(shù)，所以沒法支持被調(diào)用函數(shù)本身清棧(__stdcall), 所以可變參數(shù)只能用__cdecll.
另外還要理解函數(shù)參數(shù)傳遞過程中堆棧是如何生長和變化的，從堆棧低地址到高地址，依次存儲 被調(diào)用函數(shù)局部變量，上一函數(shù)堆棧楨基址，函數(shù)返回地址，參數(shù)1， 參數(shù)2， 參數(shù)3...，相關(guān)知識可以參考我的這篇堆棧楨的生成原理
有了上面的知識，我可以知道函數(shù)調(diào)用時(shí)，參數(shù)2的地址就是參數(shù)1的地址加上參數(shù)1的長度，而參數(shù)3的地址是參數(shù)2的地址加上參數(shù)2的長度，以此類推。
于是我們可以自己寫可變參數(shù)的函數(shù)了， 代碼如下:
- int Sum(int nCount, )
- {
- int nSum = 0;
- int* p = &nCount;
- for(int i=0; i<nCount; ++i)
- {
- cout << *(++p) << endl;
- nSum += *p;
- }
- cout << "Sum:" << nSum << endl << endl;
- return nSum;
- }
- string SumStr(int nCount, )
- {
- string str;
- int* p = &nCount;
- for(int i=0; i<nCount; ++i)
- {
- char* pTemp = (char*)*(++p);
- cout << pTemp << endl;
- str += pTemp;
- }
- cout << "SumStr:" << str << endl;
- return str;
- }
在我們的測試函數(shù)中nCount表示后面可變參數(shù)的個(gè)數(shù)，int Sum(int nCount, )會打印后面的可變參數(shù)Int值，并且進(jìn)行累加；string SumStr(int nCount, ) 會打印后面可變參數(shù)字符串內(nèi)容，并連接所有字符串。
然后用下面代碼進(jìn)行測試:int main()
- {
- Sum(3, 10, 20, 30);
- SumStr(5, "aa", "bb", "cc", "dd", "ff");
- system("pause");
- return 0;
- }
測試結(jié)果如下:
可以看到，我們上面的實(shí)現(xiàn)有硬編碼的味道，也有沒有做字節(jié)對齊，為此系統(tǒng)專門給我們封裝了一些支持可變參數(shù)的宏:
- //typedef char * va_list;
- //#define _ADDRESSOF(v) ( &reinterpret_cast<const char &>(v) )
- //#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
- //#define _crt_va_start(ap,v) ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
- //#define _crt_va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
- //#define _crt_va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
- //#define va_start _crt_va_start
- //#define va_arg _crt_va_arg
- //#define va_end _crt_va_end
- //#define _ADDRESSOF(v) ( &reinterpret_cast<const char &>(v) )
- //#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
- //#define _crt_va_start(ap,v) ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
- //#define _crt_va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
- //#define _crt_va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
- //#define va_start _crt_va_start
- //#define va_arg _crt_va_arg
- //#define va_end _crt_va_end
用系統(tǒng)的這些宏，我們的代碼可以這樣寫了:
- //use va_arg, praram is int
- int SumNew(int nCount, )
- {
- int nSum = 0;
- va_list vl = 0;
- va_start(vl, nCount);
- for(int i=0; i<nCount; ++i)
- {
- int n = va_arg(vl, int);
- cout << n << endl;
- nSum += n;
- }
- va_end(vl);
- cout << "SumNew:" << nSum << endl << endl;
- return nSum;
- }
- //use va_arg, praram is char*
- string SumStrNew(int nCount, )
- {
- string str;
- va_list vl = 0;
- va_start(vl, nCount);
- for(int i=0; i<nCount; ++i)
- {
- char* p = va_arg(vl, char*);
- cout << p << endl;
- str += p;
- }
- cout << "SumStrNew:" << str << endl << endl;
- return str;
- }
可以看到，其中 va_list實(shí)際上只是一個(gè)參數(shù)指針，va_start根據(jù)你提供的最后一個(gè)固定參數(shù)來獲取第一個(gè)可變參數(shù)的地址，va_arg將指針指向下一個(gè)可變參數(shù)然后返回當(dāng)前值, va_end只是簡單的將指針清0.
用下面的代碼進(jìn)行測試:
- int main()
- {
- Sum(3, 10, 20, 30);
- SumStr(5, "aa", "bb", "cc", "dd", "ff");
- SumNew(3, 1, 2, 3);
- SumStrNew(3, "12", "34", "56");
- system("pause");
- return 0;
- }
結(jié)果如下:
我們上面的例子傳的可變參數(shù)都是4字節(jié)的， 如果我們的可變參數(shù)傳的是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，結(jié)果會怎么樣呢?
下面的例子我們傳的可變參數(shù)是std::string
- //use va_arg, praram is std::string
- void SumStdString(int nCount, )
- {
- string str;
- va_list vl = 0;
- va_start(vl, nCount);
- for(int i=0; i<nCount; ++i)
- {
- string p = va_arg(vl, string);
- cout << p << endl;
- str += p;
- }
- cout << "SumStdString:" << str << endl << endl;
- }
- int main()
- {
- Sum(3, 10, 20, 30);
- SumStr(5, "aa", "bb", "cc", "dd", "ff");
- SumNew(3, 1, 2, 3);
- SumStrNew(3, "12", "34", "56");
- string s1("hello ");
- string s2("world ");
- string s3("!");
- SumStdString(3, s1, s2, s3);
- system("pause");
- return 0;
- }
運(yùn)行結(jié)果如下:
可以看到即使傳入的可變參數(shù)是std::string, 依然可以正常工作。
我們可以反匯編下看看這種情況下的參數(shù)傳遞過程:
很多時(shí)候編譯器在傳遞類對象時(shí)，即使是傳值，也會在堆棧上通過push對象地址的方式來傳遞，但是上面顯然沒有這么做，因?yàn)樗獫M足可變參數(shù)的調(diào)用約定,
另外，可以看到最后在調(diào)用sumStdString后，由add esp, 58h來外部清棧。
一個(gè)std::string大小是28, 58h = 88 = 28 + 28 + 28 + 4.
從上面的例子我們可以看到，對于可變參數(shù)的函數(shù)，有2種東西需要確定，一是可變參數(shù)的數(shù)量， 二是可變參數(shù)的類型，上面的例子中，參數(shù)數(shù)量我們是在第一個(gè)參數(shù)指定的，參數(shù)類型我們是自己約定的。這種方式在實(shí)際使用中顯然是不方便，于是我們就有了_vsprintf, 我們根據(jù)一個(gè)格式化字符串的來表示可變參數(shù)的類型和數(shù)量，比如C教程中入門就要學(xué)習(xí)printf, sprintf等。
總的來說可變參數(shù)給我們提供了很高的靈活性和方便性，但是也給會造成不確定性，降低我們程序的安全性，很多時(shí)候可變參數(shù)數(shù)量或類型不匹配，就會造成一些不容察覺的問題，只有更好的理解它背后的原理，我們才能更好的駕馭它。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/weiym/archive/2012/09/18/2689917.html
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