[C][可变参数列表]详细讲解

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1.宏含义及使用

• 依赖库stdarg.h
• va_list
  • 其实就是char*类型，方便后续按照字节进行指针移动
• va_start(arg, num)
  • 使arg指向可变参数部分(num后面)
• va_arg(arg, int)
  • 先让arg指向下个元素，然后使用相对位置 – 偏移量，访问当前元素
    • 即：访问了当前数据的同时，又让arg指向了后续元素
• va_end
  • 将arg指针设置为NULL，防止野指针
• 使用示例

  int FindMax(int num, ...)
  {va_list arg;va_start(arg, num);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//获取并比较其他的for (int i = 0; i < num - 1; i++){int cur = va_arg(arg, int);if (max < curr){max = curr;}}va_end(arg);return max;
  }int main()
  {int max = FindMax(5,11,22,33,44,55);printf("max = %d\n", max);return 0;
  }
  

• 注意事项
  • 可变参数必须从头到尾逐个访问
    • 如果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
    • 整型提升除外

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2.宏原理分析

1.原理

• 可变参数列表对应的函数，最终调用也是函数调用，也要形成栈帧
• 栈帧形成前，临时变量是要先入栈的，根据之前所学，参数之间位置关系是固定的
• 通过之前的汇编的学习，发现了短整型在可变参数部分，会默认进行整形提升(char short float整型提升成int/double)，那么函数内部在提取该数据的时候，就要考虑提升之后的值，如果不加考虑，获取数据可能会报错或者结果不正确

2.宏理解

• 都有什么？

  // va_list其实就是char*类型，方便后续按照字节进行指针移动
  typedef char * va_list;#define va_start _crt_va_start
  #define va_arg _crt_va_arg
  #define va_end _crt_va_end
  

• #define va_start _crt_va_start依赖实现

  // 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) )
  

• #define va_arg _crt_va_arg依赖实现

  // 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)) )
  

• #define va_end _crt_va_end依赖实现

  // 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 )
  

• _ADDRESSOF(v)理解

  // 取参数的地址，也很好理解
  #define _ADDRESSOF(v) ( &(v) )
  

• _INTSIZEOF(n)理解，难点

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

  • 前提：
    • 为了后面方便表述，假设sizeof(n)的值 --> n(char 1，short 2, int 4)
    • 在32位平台下测试，sizeof(int) == 4，其他情况暂时不考虑
  • _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/，再*
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