【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表

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一、基本使用

首先看下面代码:

#include <stdio.h>

int GetMax(int x, int y)
{
	if (x > y)
	{
		return x;
	}

	return y;
}

int main()
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	scanf("%d %d", &x, &y);

	int max = GetMax(x, y);

	printf("max = %d\n", max);
	return 0;
}

【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表
这个很容易理解,求两个数当中的最大值,但是此时我想要求不确定的元素个数的大小,就是说我们不知道元素的个数。那么应该怎么办呢?
可变参数我们C语言中一直在用,比如说:scanf 和 printf
【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表
【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表
其中…就代表了可变参数。这就很容易理解了,我们在C语言中使用输入输出函数的时候,不知道元素的个数,但是依然还是能够成功运行。
那么我们也可以设计一个函数类似scanf 和 printf一样。
看一下它的使用:

#include <stdio.h>
#include <windows.h>

//可变参数列表至少要有一个参数
int FindMax(int num, ...)//...可变参数列表
{
	va_list arg;           //定义可以访问可变参数部分的变量,其实是一个char* 类型
	va_start(arg, num);         //使arg指向可变参数部分
	int max = va_arg(arg, int);   //根据类型,获取可变参数列表中的第一个数据
	for (int i = 0; i < num - 1; i++)  //获取并比较其他的
	{
		int x = va_arg(arg, int);

		if (max < x)
		{
			max = x;
		}
	}
	va_end(arg);//arg使用完毕,收尾工作。本质就是讲arg指向NULL
	return max;
}


int main()
{
	int max = FindMax(5, 1, 2, 3, 4, 5);//查找5个数当中的最大值
	printf("max = %d\n", max);

	return 0;
}

【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表

注意:可变参数列表至少有一个参数

二、原理

首先还是这串代码,我们一步一步分析

#include <stdio.h>
#include <windows.h>

//可变参数列表至少要有一个参数
int FindMax(int num, ...)//...可变参数列表
{
	va_list arg;           //定义可以访问可变参数部分的变量,其实是一个char* 类型
	va_start(arg, num);         //使arg指向可变参数部分
	int max = va_arg(arg, int);   //根据类型,获取可变参数列表中的第一个数据
	for (int i = 0; i < num - 1; i++)  //获取并比较其他的
	{
		int x = va_arg(arg, int);

		if (max < x)
		{
			max = x;
		}
	}
	va_end(arg);//arg使用完毕,收尾工作。本质就是讲arg指向NULL
	return max;
}


int main()
{
	int max = FindMax(5, 1, 2, 3, 4, 5);//查找5个数当中的最大值
	printf("max = %d\n", max);

	return 0;
}

第一个就是va_start,是一个char*的指针
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然后就是va_end,作用就是将指针置为空
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【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表
然后通过汇编角度来理解:
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此时我们将整形改为字符型:

#include <stdio.h>
#include <windows.h>

//可变参数列表至少要有一个参数
int FindMax(int num, ...)//...可变参数列表
{
	va_list arg;           //定义可以访问可变参数部分的变量,其实是一个char* 类型
	va_start(arg, num);         //使arg指向可变参数部分
	int max = va_arg(arg, int);   //根据类型,获取可变参数列表中的第一个数据
	for (int i = 0; i < num - 1; i++)  //获取并比较其他的
	{
		int x = va_arg(arg, int);

		if (max < x)
		{
			max = x;
		}
	}
	va_end(arg);//arg使用完毕,收尾工作。本质就是讲arg指向NULL
	return max;
}


int main()
{
	//int max = FindMax(5, 1, 2, 3, 4, 5);//查找5个数当中的最大值
	int max = FindMax(5, 'a', 'b', 'c', 'd', 'e');//查找5个数当中的最大值
	printf("max = %d\n", max);

	return 0;
}

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为什么可以呢?int max = va_arg(arg, int)难道不应该改为int max = av_arg(arg, char)吗?不是应该按照一个字节读取吗?
我们同样可以转到反汇编:
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在往下走一步:
【C语言深度剖析】第七篇:可变参数列表
可见在可变参数压栈的时候,如果是短整形,一般都要进行int类型提升。所以编译器会自动进行整形提升,我们如果改为了char就会出错。
注意事项

  • 可变参数必须从头到尾逐个访问。如果你在访问了几个可变参数之后想半途终止,这是可以的,但是,如果你想一开始就访问参数列表中间的参数,那是不行的。
  • 参数列表中至少有一个命名参数。如果连一个命名参数都没有,就无法使用 va_start 。
  • 这些宏是无法直接判断实际存在参数的数量。
  • 这些宏无法判断每个参数的是类型。
  • 如果在 va_arg 中指定了错误的类型,那么其后果是不可预测的。

typedef char * va_list;
#define va_start _crt_va_start
#define va_arg _crt_va_arg
#define va_end _crt_va_end
//这个宏特别好理解,结合栈帧中临时参数的压入位置
#define _crt_va_start(ap,v) ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
//这个设计特别巧妙,先让ap指向下个元素,然后使用相对位置-偏移量,访问当前元素。
//访问了当前数据的同时,还让ap指向了后续元素,一举两得。
#define _crt_va_arg(ap,t) ( (t )((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
//这个宏特别好理解,将ap指针设置为NULL
#define _crt_va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
//取参数的地址,也很好理解
#define _ADDRESSOF(v) ( &(v) )
//难点是这个,不太好理解
#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
前提:
为了后面方便表述,我们假设sizeof(n)的值是n(char 1,short 2, int 4)
我们在32位平台,vs2013下测试,sizeof(int)大小是4,其他情况我们不考虑
_INTSIZEOF(n)的意思:计算一个最小数字x,满足 x>=n && x%4==0,其实就是一种4字节对齐的方式
是什么:
比如n是:1,2,3,4 对n进行向 sizeof(int) 的最小整数倍取整的问题 就是 4
比如n是:5,6,7,8 对n进行向 sizeof(int) 的最小整数倍取整的问题 就是 8
为什么:要有这个4字节对齐:
结合之前栈帧的学习和上面代码的测试结果
怎么办到的:
第一步理解:4的倍数,既然是4的最小整数倍取整,那么本质是:x=4
m,m是具体几倍。对7来讲,m就是2,对齐的结果就是8,而m具体是多少,取决于n是多少
如果n能整除4,那么m就是n/4
如果n不能整除4,那么m就是n/4+1
上面是两种情况,如何合并成为一种写法呢?
常见做法是 ( n+sizeof(int)-1) )/sizeof(int) -> (n+4-1)/4
如果n能整除4,那么m就是(n+4-1)/4->(n+3)/4, +3的值无意义,会因取整自动消除,等价于 n/4,如果n不能整除4,那么n=最大能整除4部分+r,1<=r<4 那么m就是 (n+4-1)/4->(能整除4部分+r+3)/4,其中4<=r+3<7 -> 能整除4部分/4 + (r+3)/4 -> n/4+1
第二步理解:最小4字节对齐数
搞清楚了满足条件最小是几倍问题,那么,计算一个最小数字x,满足 x>=n && x%4==0,就变成了
((n+sizeof(int)-1)/sizeof(int))[最小几倍] * sizeof(int)[单位大小] -> ((n+4-1)/4)4
这样就能求出来4字节对齐的数据了,其实上面的写法,在功能上,已经和源代码中的宏等价了。
第三步理解:理解源代码中的宏
拿出简洁写法:((n+4-1)/4)
4,设w=n+4-1, 那么表达式可以变化成为 (w/4)4,而4就是2^2,w/4,不就相当
于右移两位吗?,再次
4不就相当左移两位吗?先右移两位,在左移两位,最终结果就是,最后2个比特位被清空为0!
需要这么费劲吗?
w & ~3 不香吗?
所以,简洁版:(n+4-1) & ~(4-1)
原码版:( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ),无需先/,在

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