C语言中可变参数的原理——printf()函数

函数原型: int printf(const char *format[,argument]...)

返 回 值: 成功则返回实际输出的字符数，失败返回-1.

函数说明:

使用过C语言的人所再熟悉不过的printf函数原型，它的参数中就有固定参数format和可变参数(用"…"表示)，format后面的参数个数不确定，且类型也不确定，这些参数都存放在栈内。而程序员又可以用各种方式来调用printf,如: 

            printf("%d ",value);   

            printf("%s ",str);   

            printf("the number is %d,string is:%s ",value,str); 

调用printf()函数时，根据format里的格式("%d %f...")依次将栈里参数取出。而取出动作要用到va_arg、va_end、va_start这三个宏定义，再加上va_list。

     (1)va_list事实上是一char *类型，即:

            typedef char* va_list;

     (2)三个宏定义:

        #define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) 

为了字节对齐，将n的长度化为int长度的整数倍。

补充：对((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) 的解释

1.举个栗子解释一下内存对齐是什么？

      比方说有一个箱子可以装4个瓶子，我有8个瓶子 ，那么我需要2个箱子如果我有10个瓶

子呢，我不能说我需要10除4，需要2.5个箱子吧。实际上我需要3个箱子,那怎么求我实际需

要的箱子数呢?

用一个容易理解的公式来求上述问题：

设我的瓶子数为B，我需要的箱子数为C，一个箱子最多可以装A个瓶子。

公式：C=（B+A-1）/A

带入几个例子：

B=10,  A=4   得C=13/4 ，C=3        每个箱子最多能装4个瓶子，10个瓶子需要3个箱子

B=14，A=4  得C=17/4  ，C=4        每个箱子最多能装4个瓶子，14个瓶子需要4个箱子

2.细致的分析一下((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int)-1)) 

((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int)-1)) ：  ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)其实就是 （B+A-1）

a、(sizeof(n)是我们需要的实际内存大小，相对于我的瓶子数。

b、sizeof(int)是内存大小分配的最小刻度，相对于箱子最多可以装瓶子的个数。

c、在32位系统中，~(sizeof(int)–1) )展开为~（4-1）=~（00000011b）=11111100b，这样

任何数 & ~(sizeof(int)–1) )后最后两位肯定为0，也就是4的整数倍。

// e、((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int)-1)) & ~(sizeof(int)-1))其实就是  除以A或者说除

// 以4；((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int)-1)) 其实就是实现栗子中的（B+A-1）/A。

// （此处描述错误，并不是/4）

总结:

_INTSIZEOF(n)整个做的事情就是将n的长度化为int长度的整数倍。

比如n为5，二进制就是101b，int长度为4，二进制为100b，那么n化为int长度的整数倍就应

该为8。~(sizeof(int) – 1) )就应该为~（4 - 1） = ~（00000011b） = 11111100b，这样任何

数 & ~(sizeof(int) – 1) )后最后两位肯定为0，就肯定是4的整数倍了。

(sizeof(n) + sizeof(int) – 1）就是将大于4m但小于等于4（m + 1）的数提高到大于等于

4（m + 1）但小于4(m + 2)，这样再& ~(sizeof(int) – 1))后就正好将原长度补齐到4的倍数

了。

        #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) ) 

通过该宏定义可以获取到可变参数表的首地址，并将该地址赋给指针ap。

         
 

#define va_arg(ap,type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) 

通过该宏定义可以获取当前ap所指向的可变参数，并将指针ap指向下一个可变参

数。注意，该宏的第二个参数为类型。

        #define va_end(ap)          ( ap = (va_list)0) 

通过该宏定义可以结束可变参数的获取。

可以看出，该函数的参数格式不固定，参数类型不固定。在C语言中使用宏来处理这些可变参数。这些宏看起来很复杂，其实原理挺简单，即根据参数入栈的特点从最靠近第一个可变参数的固定参数开始，依次获取每个可变参数的地址。

 
 

程序员通过这三个宏定义就可以实现对可变参数的处理。例如:

1 #include <stdio.h>  
2   
3 typedef char* va_list;   
4
5 #define _INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1))   
6 #define va_start(ap,v)  ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )   
7 #define va_arg(ap,type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )   
8 #define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )   
9   
10 int cal_val(int c, ...)   
11 {   
12         int sum = c;   
13         va_list ap;              //声明指向char型的指针  
14     va_start(ap, c);         //获取可变参数列表的首地址，并赋给指针ap  
15   
16     c = va_arg(ap, int);     //从可变参数列表中获取到第一个参数(返回值即为参数)  
17     while(0 != c)   
18     {   
19         sum += c;   
20         c = va_arg(ap,int);  //循环的从可变参数列表中获取到参数(返回值即为参数)  
21     }  
22     va_end(ap);              //结束从可变参数列表中获取参数  
23     return sum;   
24 }    
25    
26 int main(int argc, char* argv[])   
27 {   
28         int value1, value2; 
29         value1 = cal_val(1,2,3,4,5,6,7,8,9,0);   
30         printf("value1=%d/n",value1);  
31         value2 = cal_val(6,7,8,9,0);   
32