C语言可变参数函数_初探_c语言可变参数函数定义

一、什么是可变参数函数

C语言允许定义参数数量可变的函数，这称为可变参数函数（variadic function）。这种函数需要固定数量的强制参数，后面是数量可变的可选参数。

其中，强制参数必须至少一个，可选参数数量可变，类型可变，可选参数的数量由强制参数的值决定，或由用来定义可选参数列表的特殊值决定。

其实我们早就接触过可变参数函数了，C 语言中最常用的可变参数函数例子是 printf（）和 scanf（）。这两个函数都有一个强制参数，即格式化字符串。格式化字符串中的转换修饰符决定了可选参数的数量和类型。（是吧，printf中可以有自定义个%d，没毛病）

可变参数函数的参数列表的格式是，强制性参数在前，后面跟着一个逗号和省略号（…），这个省略号代表可选参数。比如：int fun(int, …) (我随便举的例子啊)
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二、可变参数函数的实现

1、问题引入

我们先来思考这样一个问题，作为本节的引入：
如果我们要预先写一个可变参数的累加求和函数，其强制参数类型为int，用它来表示我们一共要传入多少个可变参数。于是我们大概可以有这么一个框架：

double getSum(int NumofPara, ...)
{
	int i = 0;
	double sum = 0.0;
	
	for( i = 0; i < NumofPara; i++ )
	{
		sum += ??		
	}
}
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发现什么问题没有？

由于已经知道要传入多少个可变参数，所以求和思路就是，for循环遍历NumofPara次，每次都把sum加上一个可变参数。

思路很清晰，没毛病。但是，问题来了。由于是可变参数，我们无法提前得知可变参量的名字，也就没法访问这些可变参数。（你参数列表里都是一串省略号了，你怎么可能提前知道变量名，所以自然而然也无法表示、无法访问这些变量了）

2、实现思路

为了解决上述问题，C语言规定：

当编写可变参数函数时，必须用 va_list 类型定义参数指针，以获取可选参数。可变参数函数要获取可选参数时，必须通过一个类型为 va_list 的对象来进行访问，它包含了参数信息。

这种类型的对象也称为参数指针（argument pointer），它包含了栈中至少一个参数的位置。可以使用这个参数指针从一个可选参数移动到下一个可选参数，由此，函数就可以获取所有的可选参数。va_list 类型被定义在头文件 stdarg.h 中。

这么说可能太过官方，太抽象了。我们来举个例子。

假设我们有一个可变参数函数getSum(int NumofPara, …)，然后现在我们代入具体值，比如getSum(3, 7, 8, 9)，通过上面的介绍我们知道，第一个3是强制参数，表明后面跟了3个可变参量，而后面的7、8、9则为具体的可变参量。

根据C语言的要求，我们需要在getSum(int NumofPara, …)函数中定义一个va_list类型的指针。

然后它是怎么实现“访问、获取可选参数”的呢？

C语言里是这样实现的：通过某种机制（等会儿会讲）让强制参数和可选参数在内存中以连续的方式存放（强制参数在前），同时让va_list指针指向最后一个强制参数，即第一个可选参数前的强制参数。然后，通过另一种机制，每次访问va_list所指的参量之后，指针自动向后移位。进而当下一次再访问va_list的时候，访问的就是下一位的值。这样就可以访问各个可变参数了。大概就是这样了，讲得太接地气了。

3、具体实现函数

那么，C语言又是怎么实现上面提到的这些机制的呢？

由此引入两个函数。

void va_start(va_list argptr, lastparam);
是va_list指针的初始化函数，用来初始化指针，也就是实现让其“先指向最后一个强制参数”的功能。

于是自然而然的，该函数的第一个参数是一个va_list 类型的指针，第二个参数是可变参数函数中最后一个强制参数，即第一个可选参数前的强制参数。

va_start函数中，va_list进行初始化，指针指向末尾的强制参数。va_start结束后，初始化完成，指针自动移位到下一个参数，即第一个可变参数。（虽然感觉有点奇怪）

那么怎么访问va_list指针当前指向的可变参数呢？引出第二个函数：

type va_arg(va_list argptr, type);
其第一个参数是已经初始化完成的va_list指针，第二个参数则为可变参数的类型，返回的参数就是当前va_list指针所指的可变参数，所以类型也跟传入的可变参数类型相同。

每一次通过va_arg函数访问完一次参数后，va_list指针会自动移位到下一位。

C语言还规定，当不再需要使用参数指针时，必须调用宏 va_end来终结该指针，其实说白了就是释放内存。（如果想使用宏 va_start 或者宏 va_copy 来重新初始化一个之前用过的参数指针，也必须先调用宏 va_end）

4、具体实现示例

好了，说了这么多，我们通过完善之前写了一半的getSum函数来具体了解一下，可能就会豁然开朗明明白白了：

double getSum(int NumofPara, ...)
{
	int i = 0;							//用于for循环 
	double sum = 0.0;					//用于求和 

	va_list pointer;					//新建一个va_list类型的指针 

	va_start(pointer, NumofPara);		//初始化指针，指针指向确定 
	
	for( i = 0; i < NumofPara; i++ )
	{
		sum += va_arg(pointer, double);	//通过va_arg函数来访问可变参数，返回类型为double 
	}									//同时，每次va_arg函数结束后，va_list指针指向下一位 
	
	va_end(pointer);					//终结指针，释放内存 
	
	return sum;

	//P.S. 有个问题要注意一下，在main函数里调用的时候，应该写成getSum(3, 7.0, 8.0, 9.0)，否则得到的可能是0。
}
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接下来简单补充一下上面提到的所谓“机制”：

它的实现原理利用了内存的压栈技术，将参数压入（push）栈内，使用时，再逐个从栈里pop出来
需要注意的是，压栈的顺序是从最右边参数开始的，再向左逐个压入，根据栈的原理，在取参数时，就从第一个可变参数开始了。
在进程中,堆栈地址是从高到低分配的.当执行一个函数的时候,将参数列表入栈,压入堆栈的高地址部分,然后入栈函数的返回地址,接着入栈函数的执行代码,这个入栈过程,堆栈地址不断递减。
（所以取的时候就是从低到高，也就是上面草图中从左到右从3到7到8到9）

三、不小心写多了一个标题

上面说得比较粗糙，可能有一些地方说错了。里面具体原理我也还没去深究。以后吧。

参考资料：
C语言可变参数函数
【干货】C语言可变参数
C语言可变参数列表知识总结
C语言中可变参数的使用方法
基于本文知识点，下一次再来追补一些关于vsprintf函数的知识点。